Qué es el gradiente de concentración y cómo se desarrolla

Aprende qué es el gradiente de concentración y cómo se desarrolla a partir de varios ejemplos como los gradientes de iones y de protones.

gradiente de concentración
Definición del gradiente de concentración.

Cuándo hablamos de gradiente de concentración, lo hacemos para definir la diferencia gradual en la concentración de una sustancia disuelta en una solución entre una región de alta densidad y una de menor densidad. Este es un concepto que dicho así puede resultar algo completo. De modo que os explicamos con más detalle qué es un gradiente de concentración y cómo se desarrolla.

Qué es un gradiente de concentración

La definición formal de un gradiente de concentración es el proceso de partículas, que se mueven a través de una solución o gas desde un área con un mayor número de partículas a un área con un menor número de partículas. Las áreas están típicamente separadas por una membrana. Esta membrana puede ser permeable, semipermeable o impermeable. Permeable se define como una membrana que puede ser atravesada por partículas, iones o agua. Semipermeable significa que algunas partículas, iones o agua pueden atravesar la membrana. Finalmente, la membrana no permeable significa que ninguna partícula, ión o agua pueden atravesar la membrana.

En el gradiente de concentración, los solutos que se mueven a través de la solución (líquido o gaseoso) ocurren por movimiento aleatorio hasta que haya un número igual de partículas en las dos áreas. Es por ello que el gradiente de concentración se refiere al cambio gradual en la concentración de solutos en una solución en función de la distancia a través de una solución.

Una solución, esencialmente, tiene dos componentes principales, el solvente (el componente de disolución, por ejemplo, agua) y el soluto (las partículas que son solubles por el solvente). En bioquímica, la concentración pertenece a la cantidad de un subcomponente de una solución, por ejemplo, la cantidad de solutos en una solución.

Gradiente, a su vez, es un término que en general se refiere al aumento o disminución progresiva de una variable con respecto a la distancia. A este respecto, un gradiente de concentración sería el resultado cuando las cantidades de solutos entre dos soluciones son diferentes. En biología, un gradiente de concentración resulta de la distribución desigual de partículas, por ejemplo, iones , entre dos soluciones, es decir, el fluido intracelular (la solución dentro de la célula) y el fluido extracelular (la solución fuera de la célula). Este desequilibrio de solutos entre las dos soluciones impulsa a los solutos a pasar de un área muy densa a un área menos densa. Este movimiento es un intento de establecer el equilibrio y eliminar el desequilibrio de las concentraciones de soluto entre las dos soluciones.

Ejemplos de gradientes de concentración

A partir del campo de la física o de la bioquímica que se estudie, o analice, nos podemos encontrar varios ejemplos de gradientes de concentración como estos que ahora señalamos:

Gradientes de iones

Los gradientes de iones, como los gradientes de sodio / potasio, son un ejemplo de gradiente de concentración esencial para las células. Las neuronas, por ejemplo, tienen una bomba de sodio / potasio que las usan para mantener un potencial de membrana en reposo (generalmente entre -60 y -90mV). Dos jugadores clave principales son los iones sodio (NA +) y potasio (K +). Primero, 3 iones Na + dentro de la célula se unen a la proteína de la bomba. En segundo lugar, el ATP fosforila la bomba haciendo que cambie su conformación, liberando así los 3 iones Na + al exterior de la célula. Finalmente, un ion K + del exterior se une a la proteína de la bomba y luego se libera a la célula. El fosfato del ATP también se libera haciendo que la proteína de la bomba regrese a su conformación original. A través de este mecanismo, la célula puede mantener su interior para ser más negativo que el exterior. Las neuronas necesitan esto para la formación del potencial de acción.

Gradientes de protones

El gradiente de protones (también llamado gradiente H +) es un gradiente que se forma a partir de diferencias en la concentración de protones entre el interior y el exterior de una membrana biológica. Una bomba de protones es la proteína de membrana que transporta protones (H +) a través de una membrana y, por lo tanto, es responsable de construir un gradiente de protones. Este gradiente es esencial para muchos organismos, ya que almacena energía. Por ejemplo, es el mecanismo utilizado en la fosforilación oxidativa de la respiración celular . La bomba de protones transporta protones desde la matriz mitocondrial al espacio entre membranas. Como resultado, hay más protones fuera de la matriz que dentro. Esto conduce a un gradiente de concentración de protones a través de la membrana interna de las mitocondrias.

Gradiente de concentración de gas respiratorio

En los animales, los gases respiratorios como el oxígeno y el dióxido de carbono forman un gradiente de concentración cuando estos gases difieren en las concentraciones entre la sangre y el fluido tisular. Estos gases se mueven cuesta abajo a través de los lechos capilares.

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