Gradient électrochimique
Définition
Un gradient électrochimique est un gradient de potentiel électrochimique, généralement pour un ion qui peut se déplacer à travers une membrane et qualifie ainsi la différence de concentration et de charge électrique d'une substance de part et d'autre d'une membrane.
Schéma du gradient électrochimique :
Le gradient électrochimique est une mesure de l'énergie libre disponible pour effectuer le travail utile de transport de la molécule à travers la membrane. Il a deux composants : Un composant représente l'énergie dans le gradient de concentration pour X à travers la membrane (différence de potentiel chimique).
Explications
Le gradient se compose de deux parties, le potentiel électrique et une différence dans la concentration de l'élément chimique à travers une membrane. La différence de gradient électrochimique peut être interprétée comme un type d'énergie potentielle disponible pour travailler dans une cellule.
L'énergie est stockée sous forme de potentiel chimique, qui représente le gradient de concentration d'un ion dans une membrane cellulaire, et l'énergie électrostatique, ce qui explique la tendance d'un ion à se déplacer sous l'influence du potentiel transmembranaire (ou potentiel électrochimique de membrane).
Le gradient électrochimique est important en chimie électroanalytique et des applications industrielles telles que les batteries et les piles à combustible. Il représente l'une des nombreuses formes interchangeables de l'énergie potentielle à travers laquelle l'énergie peut être conservée.
Processus
Dans les processus biologiques, la direction d'un ion se déplace par diffusion ou le transport actif à travers une membrane est déterminée par le gradient électrochimique. Dans les mitochondries et les chloroplastes, les gradients de protons sont utilisés pour générer un potentiel chimiosmotique qui est également connu en tant que force motrice de protons. Cette énergie potentielle est utilisée pour la synthèse d'ATP par phosphorylation oxydative.
Un gradient électrochimique comporte deux volets. Tout d'abord, le composant électrique est provoqué par une différence de charge à travers la membrane lipidique. En second lieu, un composant chimique est provoqué par un écart de la concentration des ions à travers la membrane. La combinaison de ces deux éléments détermine le sens thermodynamiquement favorable pour le mouvement d'un ion à travers une membrane.
Un gradient électrochimique est analogue à l'eau en pression à travers un barrage hydroélectrique. Les protéines de transport membranaire, telles que la pompe sodium-potassium au sein de la membrane, sont équivalentes aux turbines qui convertissent l'énergie potentielle de l'eau en d'autres formes d'énergie physique ou chimique, et les ions qui passent à travers la membrane sont équivalents à l'eau qui termine sa course dans le bas du barrage.
En outre, l'énergie peut être utilisée pour pomper l'eau vers le haut dans le lac en amont du barrage. De manière analogue, l'énergie chimique dans les cellules peut être utilisée pour créer des gradients électrochimiques.
L'expression est généralement appliquée dans des contextes où une réaction chimique doit avoir lieu, comme l'un impliquant le transfert d'un électron à une électrode. Dans une batterie, un potentiel électrochimique provenant de l'entrée des ions équilibre l'énergie de réaction des électrodes.
La tension maximale d'une réaction que la batterie peut produire est parfois appelée le niveau de potentiel électrochimique de cette réaction (voir aussi le potentiel de l'électrode et le tableau des potentiels standards d'électrode).
Dans les cas se rapportant spécifiquement au mouvement des solutés chargés électriquement, le potentiel, ou gradient, est souvent exprimé en unités de volts. Voir aussi la cellule de concentration.
Synonymes, antonymes
Voir tous les synonymes pour "gradient électrochimique".3 synonymes (sens proche) de "gradient électrochimique" :
- gradient chimique
- gradient de potentiel
- gradient électrique
0 antonyme (sens contraire).
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