O que é concentração?Em um sentido amplo, essa é a razão entre o volume de uma substância e o número de partículas dissolvidas nela. Essa definição é encontrada em uma ampla variedade de ramos da ciência, da física e matemática à filosofia. Neste caso, estamos falando sobre o uso do conceito de "concentração" em biologia e química.
Traduzido do latim, esta palavra significa“Crescendo” ou “caminhando”, ou seja, é uma espécie de “dedo indicador”, que mostra a direção em que qualquer valor aumenta. Como exemplo, você pode usar, digamos, a altura acima do nível do mar em diferentes pontos da Terra. Seu gradiente (de elevação) em cada ponto individual no mapa mostrará o vetor de valor crescente até que a subida mais íngreme seja alcançada.
Em matemática, este termo apareceu apenas no finalséculo dezenove. Foi introduzido por Maxwell e ofereceu suas próprias designações para este valor. Os físicos usam esse conceito para descrever a força de um campo elétrico ou gravitacional, uma mudança na energia potencial.
Não só a física, mas também outras ciências usam o termo "gradiente". Este conceito pode refletir as características qualitativas e quantitativas de uma substância, por exemplo, concentração ou temperatura.
O que é um gradiente é conhecido agora, e o que éconcentração? É um valor relativo que indica a proporção de uma substância contida em uma solução. Ele pode ser calculado como uma porcentagem da massa, o número de moles ou átomos em um gás (solução), uma fração de um todo. Uma seleção tão ampla torna possível expressar quase qualquer proporção. E não apenas na física ou na biologia, mas também nas ciências metafísicas.
Em geral, o gradiente de concentração é uma quantidade vetorial que caracteriza simultaneamente a quantidade e a direção da mudança em uma substância em um meio.
O gradiente de concentração pode ser calculado?A sua fórmula é uma particularidade entre uma mudança elementar na concentração de uma substância e um longo percurso que uma substância terá de ultrapassar para atingir o equilíbrio entre duas soluções. Matematicamente, isso é expresso pela fórmula C = dC / dl.
A presença de um gradiente de concentração entre os doissubstâncias é a razão de sua mistura. Se as partículas se movem de uma área com uma concentração mais alta para uma mais baixa, isso é chamado de difusão, e se houver um obstáculo semipermeável entre elas, é chamado de osmose.
O transporte ativo e passivo reflete o movimentosubstâncias através das membranas ou camadas de células de seres vivos: protozoários, plantas, animais e humanos. Esse processo ocorre com o uso de energia térmica, pois a transição das substâncias é feita contra o gradiente de concentração: do inferior para o superior. Na maioria das vezes, o trifosfato de adenosina ou ATP é usado para realizar essa interação - uma molécula que é uma fonte universal de energia de 38 Joules.
Existem diferentes formas de ATP queestão localizados nas membranas celulares. A energia neles contida é liberada quando as moléculas das substâncias são transportadas pelas chamadas bombas. São poros na parede celular que absorvem e bombeiam seletivamente os íons eletrolíticos. Além disso, existe um modelo de transporte como um simport. Nesse caso, duas substâncias são transportadas simultaneamente: uma sai da célula e a outra entra. Isso economiza energia.
O transporte ativo e passivo inclui o transporte de substâncias na forma de bolhas ou vesículas, por isso o processo é denominado, respectivamente, transporte vesicular. Existem dois tipos:
Movimento ao longo do gradiente de concentração (de alto abaixo) ocorre sem o uso de energia. Existem dois tipos de transporte passivo - osmose e difusão. O último é simples e leve.
A principal diferença entre osmose é que o processoo movimento das moléculas ocorre por meio de uma membrana semipermeável. E a difusão ao longo do gradiente de concentração ocorre em células com uma membrana com duas camadas de moléculas de lipídios. A direção do transporte depende apenas da quantidade de substância em ambos os lados da membrana. Desta forma, substâncias hidrofóbicas, moléculas polares, uréia penetram nas células e proteínas, açúcares, íons e DNA não podem penetrar.
Durante a difusão, as moléculas tendem a preenchertodo o volume disponível, bem como igualar a concentração em ambos os lados da membrana. Acontece que a membrana é impermeável ou pouco permeável à substância. Nesse caso, forças osmóticas atuam sobre ela, o que pode tornar a barreira mais densa e esticá-la, aumentando o tamanho dos canais de bombeamento.
Quando o gradiente de concentração não ébase suficiente para o transporte de uma substância, proteínas específicas vêm em seu socorro. Eles estão localizados na membrana celular da mesma forma que as moléculas de ATP. Graças a eles, tanto o transporte ativo quanto o passivo podem ser realizados.
Desta forma, grandemoléculas (proteínas, DNA), substâncias polares, que incluem aminoácidos e açúcares, íons. Devido à participação das proteínas, a taxa de transporte aumenta várias vezes em comparação com a difusão normal. Mas essa aceleração depende de vários motivos:
Apesar disso, o transporte é realizado devido ao trabalho de proteínas carreadoras, e a energia do ATP não é utilizada neste caso.
As principais características que caracterizam a facilitação da difusão são:
Como mencionado acima, osmose é movimentosubstâncias ao longo do gradiente de concentração através de uma membrana semipermeável. O processo de osmose é mais completamente descrito pelo princípio de Lechatelier-Brown. Diz que se um sistema que está em equilíbrio é influenciado de fora, ele tenderá a retornar ao seu estado anterior. A primeira vez que encontraram o fenômeno da osmose foi em meados do século 18, mas eles não deram muita importância a ele. A pesquisa sobre o fenômeno começou apenas cem anos depois.
O elemento mais importante no fenômeno de osmose éuma membrana semipermeável que permite a passagem apenas de moléculas de um determinado diâmetro ou propriedades. Por exemplo, em duas soluções com concentrações diferentes, apenas o solvente passará pela barreira. Isso continuará até que a concentração em ambos os lados da membrana se torne a mesma.
A osmose desempenha um papel significativo na vida celular.Esse fenômeno permite que apenas as substâncias necessárias para manter a vida penetrem neles. O glóbulo vermelho tem uma membrana que permite a passagem apenas de água, oxigênio e nutrientes, mas as proteínas que se formam dentro do glóbulo vermelho não conseguem sair.
O fenômeno da osmose também encontrou aplicação prática emvida cotidiana. Mesmo sem saber, as pessoas no processo de salgar alimentos usavam exatamente o princípio do movimento das moléculas ao longo do gradiente de concentração. A solução salina saturada "puxou" toda a água dos alimentos, permitindo assim que durassem mais.
