O que é um gradiente de concentração?
A concentração de uma substância é o número de moléculas presentes em um determinado volume de líquido ou gás. Um gradiente de concentração ocorre entre uma área de alta concentração e uma área de baixa concentração. Na natureza, isso geralmente ocorre em cada lado de uma borda celular ou membrana. Se as partículas puderem atravessar livremente a membrana, ocorre um processo chamado difusão, onde as partículas se movem através do gradiente de concentração com um fluxo líquido em direção à área de baixa concentração. Esse movimento de moléculas no gradiente acaba levando as duas áreas a se tornarem iguais em concentração, um estado conhecido como equilíbrio dinâmico.
A energia térmica faz com que as moléculas de líquidos e gases se movam aleatoriamente em linhas retas até encontrarem outras partículas ou superfícies que os fazem mudar de direção. O processo conhecido como difusão significa que as moléculas tendem a se afastar de áreas onde há altas concentrações e a se mover em direção a regiões menos concentradas. Diferentes tipos de moléculas também tendem a se misturar. Ambos os processos estão em ação quando um perfume se espalha gradualmente pela sala, misturando-se com as moléculas de ar. Eventualmente, uma distribuição uniforme de partículas remove o gradiente de concentração.
Em um processo conhecido como osmose, as moléculas parecem se mover de maneira oposta através dos gradientes, de baixas a altas concentrações de partículas. Isso pode ser observado nos casos em que uma membrana celular impede a passagem de partículas porque são muito grandes. As moléculas de água na solução podem ser pequenas o suficiente para passar através da membrana, mesmo que as partículas dissolvidas não o sejam.
As moléculas de água se movem da região externa da célula, onde a concentração de partículas é relativamente baixa, para o interior da célula, onde existe uma alta concentração de partículas. Da mesma maneira que a difusão, esse movimento reduz o gradiente de concentração entre as duas áreas. Pode ser descrito como uma forma especial de difusão, porque as moléculas de água estão realmente se movendo de uma área de alta concentração de água para uma área de baixa concentração de água.
Às vezes, a biologia celular trabalha para mover ativamente partículas contra um gradiente de concentração e contra a influência da osmose e difusão. O que é conhecido como mecanismo de transporte ativo entra em jogo, como a bomba de sódio-potássio. Esta bomba transporta moléculas de sódio e potássio através da membrana celular, garantindo uma alta concentração de potássio dentro da célula e uma alta concentração de sódio no exterior. O processo requer ATP, uma molécula especial na qual a energia é armazenada, encontrada dentro da célula.