¬ŅQu√© es un gradiente de concentraci√≥n? Definici√≥n

Gradiente de concentraci√≥n | ¬ŅQu√© es un gradiente de concentraci√≥n?

La definici√≥n formal de un gradiente de concentraci√≥n es el proceso de part√≠culas, que a veces se denominan solutos, que se mueven a trav√©s de una soluci√≥n o gas desde un √°rea con un n√ļmero mayor de part√≠culas a un √°rea con un n√ļmero menor de part√≠culas. Las √°reas suelen estar separadas por una membrana. Esta membrana puede ser permeable, semipermeable o no permeable. Permeable se define como una membrana que puede ser atravesada por part√≠culas, iones o agua. Semipermeable significa que algunas part√≠culas, iones o agua pueden atravesar la membrana. Finalmente, una membrana no permeable significa que ninguna part√≠cula, iones o agua pueden atravesar la membrana.

Un ejemplo que podr√≠a ayudarlo a comprender los diferentes tipos de membranas ser√≠an los diferentes tipos de vallas. Una cerca de troncos de madera permitir√≠a el paso de muchas cosas; este ser√≠a un ejemplo de membrana permeable. Una cerca de tela met√°lica permitir√≠a que algunos elementos peque√Īos pasen a trav√©s de ella; esto ser√≠a como una membrana semipermeable. Una cerca de pl√°stico s√≥lido no permitir√≠a que los art√≠culos pasen a trav√©s de ella en absoluto; esto representar√≠a una membrana no permeable.

Gradiente de concentración Gradiente de concentración

La función de los gradientes de concentración.

Los gradientes de concentración son una consecuencia natural de las leyes de la física. Sin embargo, los seres vivos han encontrado muchas formas de utilizar sus propiedades para realizar importantes funciones vitales. Los organismos que necesitan mover una sustancia dentro o fuera de sus células, por ejemplo, pueden usar el movimiento de una sustancia hacia abajo en su gradiente de concentración para transportar otra sustancia en tándem.

Los organismos también pueden usar gradientes de concentración para lograr cambios o movimientos repentinos al liberar altas concentraciones de soluto para moverse a áreas de baja concentración. Las neuronas son un ejemplo de células que utilizan altas concentraciones de solutos para lograr cambios rápidos.

Ejemplos cotidianos de gradiente de concentración

La concentración de moléculas aromáticas es mayor en las áreas de la piel a las que se les ha aplicado directamente perfume o loción para después del afeitado. Otros pueden oler el aroma porque algunas de esas moléculas siempre se alejan de la persona perfumada, la fuente, hacia el aire, descendiendo por el gradiente de concentración, de una concentración alta a una concentración más baja. Con el tiempo, las moléculas aromáticas están tan dispersas que ya no pueden detectarse.

Piense en el olor desagradable del hedor a zorrillo, cuando un zorrillo ha rociado o ha sido atropellado por un veh√≠culo. A medida que una persona se acerca a la fuente del hedor a zorrillo, el olor se vuelve m√°s fuerte, porque las “mol√©culas del hedor” est√°n m√°s concentradas cerca de la fuente.

Ejemplos cotidianos de gradiente de concentraciónEjemplos cotidianos de gradiente de concentración

Las moléculas no solo viajan por el aire, sino también a través de otros medios. Cuando una persona pone crema en su café, las moléculas de crema eventualmente rebotan en la taza, descendiendo por el gradiente de concentración hasta que se distribuyen uniformemente. Sin embargo, la mayoría de los bebedores de café no esperan a que esto suceda. Introducen energía adicional al remover el café y acelerar el proceso.

Concentración Gradiente Definición Biología

En biología celular, la difusión es una forma principal de transporte de materiales necesarios, como los aminoácidos, dentro de las células.[1] La difusión de disolventes, como el agua, a través de una membrana semipermeable, se clasifica como ósmosis.

El metabolismo y la respiración dependen en parte de la difusión además de los procesos activos o en masa. Por ejemplo, en los alvéolos de los pulmones de los mamíferos, debido a las diferencias en las presiones parciales a través de la membrana alveolar-capilar, el oxígeno se difunde en la sangre y el dióxido de carbono se difunde hacia afuera. Los pulmones contienen una gran superficie para facilitar este proceso de intercambio de gases.

¬ŅQu√© tiene que ver un gradiente de concentraci√≥n con un paseo aleatorio?

¬ŅRecuerdas la caminata aleatoria sesgada? Bueno, siempre hay una raz√≥n para el sesgo. Las bacterias pueden sesgar sus caminatas en funci√≥n del gradiente de concentraci√≥n de una sustancia qu√≠mica en particular. Entonces, aunque cada paso es en una direcci√≥n aleatoria, la duraci√≥n del paso es m√°s larga si la bacteria se mueve hacia una concentraci√≥n m√°s alta que si la bacteria se mueve hacia una concentraci√≥n m√°s baja.

Veamos nuevamente el video de caminata aleatoria sesgada, esta vez con el gradiente de concentración en el fondo. ¡Ahora puedes ver la razón del sesgo en la caminata!

¬ŅC√≥mo pueden las bacterias saber si se est√°n moviendo hacia una concentraci√≥n mayor o menor?

Cuando una bacteria est√° buscando una se√Īal qu√≠mica en particular, detecta esta sustancia qu√≠mica a medida que avanza en su camino. Si se mueve hacia arriba en el gradiente de concentraci√≥n, comenzar√° a detectar las mol√©culas qu√≠micas con mayor frecuencia. Si se mueve hacia abajo en el gradiente de concentraci√≥n, comenzar√° a detectar las mol√©culas qu√≠micas cada vez con menos frecuencia. En √ļltima instancia, esto determina la direcci√≥n y la fuerza del sesgo en su caminata aleatoria.

Sistema de no equilibrio

Debido a que la difusi√≥n qu√≠mica es un proceso de transporte neto, el sistema en el que tiene lugar no es un sistema de equilibrio (es decir, a√ļn no est√° en reposo). Muchos resultados de la termodin√°mica cl√°sica no se aplican f√°cilmente a sistemas que no est√°n en equilibrio. Sin embargo, a veces ocurren los llamados estados cuasi-estacionarios, donde el proceso de difusi√≥n no cambia en el tiempo, donde los resultados cl√°sicos pueden aplicarse localmente. Como sugiere el nombre, este proceso no es un verdadero equilibrio ya que el sistema a√ļn est√° evolucionando.

Los sistemas de fluidos que no están en equilibrio se pueden modelar con éxito con la hidrodinámica fluctuante de Landau-Lifshitz. En este marco teórico, la difusión se debe a fluctuaciones cuyas dimensiones van desde la escala molecular hasta la escala macroscópica.

Difusi√≥n qu√≠mica aumenta la entrop√≠a de un sistema, es decir, la difusi√≥n es un proceso espont√°neo e irreversible. Las part√≠culas pueden esparcirse por difusi√≥n, pero no se reordenar√°n espont√°neamente (ausencia de cambios en el sistema, asumiendo que no se crean nuevos enlaces qu√≠micos y ausencia de fuerzas externas que act√ļen sobre la part√≠cula).

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