Vad är en koncentrationsgradient?

Koncentrationen av ett ämne är antalet molekyler som finns i en given volym vätska eller gas.En koncentrationsgradient inträffar mellan ett område med hög koncentration och ett område med låg koncentration.I naturen inträffar detta vanligtvis på varje sida av en cellgräns eller membran.Om partiklar fritt kan korsa membranet, sker en process som kallas diffusion, där partiklar rör sig över koncentrationsgradienten med ett nätflöde mot området med låg koncentration.Denna rörelse av molekyler ner i gradienten leder så småningom till att båda områdena blir lika i koncentration, ett tillstånd som kallas dynamisk jämvikt.

Termisk energi orsakar molekyler i vätskor och gaser att röra sig slumpmässigt i raka linjer tills de möter andra partiklar eller ytor som orsakar demför att ändra riktning.Processen som kallas diffusion innebär att molekyler har en tendens att flytta bort från områden där det finns höga koncentrationer och att gå mot mindre koncentrerade regioner.Olika molekyltyper tenderar också att blanda ihop.Båda dessa processer är på jobbet när en doft gradvis sprider sig över ett rum och blandas med luftmolekyler.Så småningom tar en jämn fördelning av partiklar bort koncentrationsgradienten.

I en process som kallas osmos verkar molekyler röra sig motsatt väg över gradienter, från låga till höga koncentrationer av partiklar.Detta kan ses i fall när ett cellmembran blockerar partiklar från att passera genom eftersom de är för stora.Vattenmolekylerna i lösningen kan vara tillräckligt små för att passera genom membranet, även om de upplösta partiklarna inte är.

Vattenmolekyler rör sig från området utanför cellen, där koncentrationen av partiklar är relativt låg, till insidan av insidanCell, där det finns en hög partikelkoncentration.På samma sätt som diffusion minskar denna rörelse koncentrationsgradienten mellan de två områdena.Det kan beskrivas som en speciell form av diffusion, eftersom vattenmolekylerna verkligen rör sig från ett område med hög vattenkoncentration till ett område med låg vattenkoncentration.

Ibland arbetar cellbiologi för att aktivt flytta partiklar mot en koncentrationsgradient och motPåverkan av osmos och diffusion.Det som kallas aktiva transportmekanismer spelar in, till exempel natriumpotassiumpumpen.Denna pump transporterar natrium- och kaliummolekyler över cellmembranet, vilket säkerställer att det finns en hög kaliumkoncentration inuti cellen och en hög natriumkoncentration utanför.Processen kräver ATP, en speciell molekyl där energi lagras, som finns i cellen.