la définition formelle d’un gradient de concentration est le processus de particules, qui sont parfois appelés solutés, se déplaçant à travers une solution ou un gaz d’une zone avec un nombre plus élevé de particules à une zone avec un nombre Les zones sont généralement séparées par une membrane. Cette membrane peut être perméable semi-perméable ou imperméable., Perméable est défini comme une membrane qui peut être traversée par des particules, des ions ou de l’eau. Semi-perméable signifie que certaines particules, ions ou eau peuvent traverser la membrane. Enfin, une membrane non perméable signifie qu’aucune particule, ions ou eau ne peut traverser la membrane.
Un exemple qui peut vous aider à comprendre les différents types de membranes seraient différents types de clôtures. Une clôture en rondins de bois permettrait à beaucoup de choses de passer à travers – ce serait un exemple de membrane perméable., Une clôture à mailles losangées permettrait à certains petits objets de passer à travers elle – ce serait comme une membrane semi-perméable. Une clôture en plastique solide ne permettrait pas du tout aux objets de la traverser – cela représenterait une membrane non perméable.
La fonction de Gradients de Concentration
gradients de Concentration sont une conséquence naturelle des lois de la physique., Cependant, les êtres vivants ont trouvé de nombreuses façons d’utiliser leurs propriétés pour accomplir des fonctions vitales importantes. Les organismes qui ont besoin de déplacer une substance dans ou hors de leurs cellules, par exemple, peuvent utiliser le déplacement d’une substance vers le bas de son gradient de concentration pour transporter une autre substance en tandem.
les organismes peuvent également utiliser des gradients de concentration pour effectuer des changements ou des mouvements soudains en libérant des concentrations élevées de soluté pour se déplacer vers des zones à faible concentration. Les neurones sont un exemple de cellules qui utilisent des concentrations élevées de solutés pour accomplir des changements rapides.,
exemples quotidiens de Gradient de Concentration
la concentration de molécules odorantes est la plus élevée sur les zones de la peau qui ont reçu un parfum ou un après-rasage directement appliqué. D’autres peuvent sentir l’odeur parce que certaines de ces molécules s’éloignent toujours de la personne parfumée, de la source, dans l’air—descendant le gradient de concentration, d’une concentration élevée à une concentration inférieure. Finalement, les molécules de parfum sont si largement dispersées qu’elles ne peuvent plus être détectées.,
pensez à l’odeur désagréable de la puanteur de la moufette lorsqu’une moufette a été pulvérisée ou percutée par un véhicule. Au fur et à mesure qu’une personne se rapproche de la source de la puanteur de la mouffette, l’odeur devient plus forte, car les « molécules puantes” sont plus concentrées plus près de la source.
Molécules non seulement voyager à travers l’air, mais à travers d’autres médias., Quand une personne met de la crème dans son café, les molécules de crème finiraient par rebondir dans la tasse, se déplaçant vers le bas du gradient de concentration jusqu’à répartition uniforme. Cependant, la plupart des buveurs de café n’attendent pas que cela se produise. Ils introduisent de l’énergie supplémentaire en remuant le café et d’accélérer le processus.
Biologie De La définition du Gradient de Concentration
en biologie cellulaire, la diffusion est une forme principale de transport des matériaux nécessaires tels que les acides aminés dans les cellules., La diffusion de solvants, tels que l’eau, à travers une membrane semi-perméable, est classée comme osmose.
le métabolisme et la respiration dépendent en partie de la diffusion en plus des processus en vrac ou actifs. Par exemple, dans les alvéoles des poumons de mammifères, en raison des différences de pressions partielles à travers la membrane alvéolaire-capillaire, l’oxygène se diffuse dans le sang et le dioxyde de carbone se diffuse. Les poumons contiennent une grande surface pour faciliter ce processus d’échange de gaz.
Qu’est-ce qu’un Gradient de Concentration A à voir avec une marche aléatoire?,
Rappelez-vous la marche aléatoire biaisée? Il y a toujours une raison de partialité. Les bactéries peuvent biaiser leurs promenades en fonction du gradient de concentration d’un produit chimique particulier. Ainsi, même si chaque étape est dans une direction aléatoire, la longueur de l’étape est plus longue si la bactérie se déplace vers une concentration plus élevée que si la bactérie se déplace vers une concentration plus faible.
regardons à nouveau la vidéo de marche aléatoire biaisée, cette fois avec le gradient de concentration en arrière-plan. Maintenant, vous pouvez voir la raison du biais dans la promenade!,
comment les bactéries peuvent-elles savoir si elles évoluent vers une Concentration plus élevée ou plus faible?
Lorsqu’une bactérie recherche un signal chimique particulier, elle détecte ce produit chimique lorsqu’elle se déplace sur sa trajectoire. S’il monte le gradient de concentration, il commencera à détecter les molécules chimiques de plus en plus fréquemment. S’il descend le gradient de concentration, il commencera à détecter les molécules chimiques de moins en moins fréquemment. Cela détermine finalement la direction et la force du biais dans sa marche aléatoire.,
système de Non-équilibre
étant donné que la diffusion chimique est un processus de transport net, le système dans lequel elle a lieu n’est pas un système d’équilibre (c’est-à-dire qu’elle n’est pas encore au repos). De nombreux résultats en thermodynamique classique ne sont pas facilement appliqués aux systèmes non équilibrés. Cependant, il se produit parfois des États dits quasi stables, où le processus de diffusion ne change pas dans le temps, où les résultats classiques peuvent s’appliquer localement. Comme son nom l’indique, ce processus n’est pas un véritable équilibre puisque le système évolue encore.,
les systèmes de fluides Non équilibrés peuvent être modélisés avec succès avec l’hydrodynamique fluctuante de Landau-Lifshitz. Dans ce cadre théorique, la diffusion est due aux fluctuations dont les dimensions vont de l’échelle moléculaire à l’échelle macroscopique.
diffusion Chimique augmente l’entropie d’un système, c’est à dire la diffusion est spontané et irréversible., Les particules peuvent s’étaler par diffusion, mais ne se réorganiseront pas spontanément (absence de changements dans le système, en supposant qu’il n’y ait pas de nouvelles liaisons chimiques et absence de forces externes agissant sur la particule).
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