Wat is een concentratiegradiënt?
De concentratie van een stof is het aantal moleculen dat aanwezig is in een bepaald volume vloeistof of gas. Een concentratiegradiënt treedt op tussen een oppervlakte van hoge concentratie en een oppervlakte van lage concentratie. In de natuur komt dit vaak voor aan elke kant van een celgrens of membraan. Als deeltjes het membraan vrij kunnen oversteken, vindt een proces genaamd diffusie plaats, waarbij deeltjes over de concentratiegradiënt bewegen met een netto stroom naar het gebied van lage concentratie. Deze beweging van moleculen langs de gradiënt leidt uiteindelijk dat beide gebieden gelijk worden in concentratie, een toestand die bekend staat als dynamisch evenwicht.
Thermische energie zorgt ervoor dat moleculen in vloeistoffen en gassen willekeurig in rechte lijnen bewegen totdat ze andere deeltjes of oppervlakken ontmoeten die ervoor zorgen dat ze van richting veranderen. Het proces dat bekend staat als diffusie betekent dat moleculen de neiging hebben om weg te gaan van gebieden waar hoge concentraties zijn en naar minder geconcentreerde gebieden te gaan. Ander molecuultypeS heeft ook de neiging zich te vermengen. Beide processen zijn aan het werk wanneer een geur zich geleidelijk over een kamer verspreidt en zich vermengd met luchtmoleculen. Uiteindelijk verwijdert een gelijkmatige verdeling van deeltjes de concentratiegradiënt.
In een proces dat bekend staat als osmose lijken moleculen de tegenovergestelde weg over gradiënten te verplaatsen, van lage tot hoge concentraties deeltjes. Dit is te zien in gevallen waarin een celmembraan deeltjes blokkeert door door te gaan omdat ze te groot zijn. De watermoleculen in de oplossing kunnen klein genoeg zijn om door het membraan te gaan, hoewel de opgeloste deeltjes dat niet zijn.
Watermoleculen bewegen vanuit het gebied buiten de cel, waar de concentratie van deeltjes relatief laag is, naar de binnenkant van de cel, waar een hoge deeltjesconcentratie is. Op dezelfde manier als diffusie vermindert deze beweging de concentratiegradiënt tussen de twee gebieden. Het kan deScribed als een speciale vorm van diffusie, omdat de watermoleculen echt van een gebied van hoge waterconcentratie naar een gebied met een lage waterconcentratie gaan.
Soms werkt celbiologie om deeltjes actief te verplaatsen tegen een concentratiegradiënt en tegen de invloed van osmose en diffusie. Wat bekend staat als actieve transportmechanismen spelen een rol, zoals de natriumpotassiumpomp. Deze pomp transporteert natrium- en kaliummoleculen over het celmembraan, waardoor er een hoge kaliumconcentratie in de cel is en een hoge natriumconcentratie buiten. Het proces vereist ATP, een speciaal molecuul waarin energie wordt opgeslagen, die in de cel wordt gevonden.