Дифузия, в биохимия, се отнася до един от многото процеси, чрез които молекулите могат да се придвижват и излизат от клетките чрез плазмата мембрана или кръстосани мембрани в клетката, като ядрената мембрана или мембраната, която затваря митохондрии.
Мислете за дифузията като за „плаващо“ движение. Въпреки че се отнася до случаен и неуправляван процес и този, който не изисква влагане на енергия, той следва едно правило: Частиците се движат от зони с по-висока концентрация до зони с по-ниска концентрация, дори докато отделните молекули са свободни да се движат във всички посоки.
Разбиране на химичните градиенти
Какво означава нещо да се премести от област с висока концентрация към област с ниска концентрация? Първо, необходимо е да се знае какво означава „концентрация“ в този контекст. През повечето време концентрацията се отнася до броя на молекулите в единица обем (например милилитри или ml).
Помислете какво се случва, когато пиете портокалов сок от бутилката или картонената кутия. Шансовете са, че възприемате напитката като сладка, тъй като високата концентрация на захар в сока надвишава тази на течностите във вашата система.
Ако обаче смесите сока с обикновена вода, така че полученият разтвор да съдържа 10 части вода за всяка 1 част сок, изчакайте няколко минути и отпийте още една глътка, ще възприемете течността като разредена, защото сега тя е с по-ниска концентрация - във всеки случай по-малко концентрирана от тялото ви течности.
Тъй като молекулите на захарта в сока са склонни да се смесват с водните молекули до концентрацията захар е равно на целия разтвор, казва се, че дифузията се случва в посока равновесие.
Важно е, че равновесието не означава спиране на движението на молекулата, а по-скоро, че движението на молекулите е достигнало точка на истинска случайност, тъй като всички градиенти на концентрация са елиминирани.
Процесът на дифузия
Докато някои вещества могат просто да се разпръснат клетъчни мембрани когато градиентът на концентрацията благоприятства това, други са твърде големи, за да стигнат между фосфолипидните молекули в мембраната или носят нетен електрически заряд, който се противопоставя на тяхното движение.
По този начин плазмената мембрана е a полупропусклива мембрана: Малки, незаредени молекули като вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2) могат просто да се извиват, докато други се нуждаят от помощ или не могат да преминат през мембраната направо.
Обикновена дифузия е точно това, което звучи - движението на молекулите през мембраната надолу по концентрационен градиент, сякаш мембраната всъщност не е там. В улесненодифузия, обаче вещества като йони (заредени частици) се движат надолу по градиент на концентрация, но те също трябва да преминат през мембраната чрез специализирани транспортни канали направен от протеин.
Дифузията има тенденция да продължи, докато се достигне равновесна концентрация. В този момент молекулите са склонни да напускат региона само от активен транспорт механизми, задвижвани от АТФ, или аденозин трифосфат - "енергийната валута" на клетките.
Плюсове и минуси на дифузията
Положителната страна е, че дифузионният процес е „безплатен“ в сравнение с други видове транспорт, тъй като не изисква енергия. Това е основен актив, като се има предвид, че ефективността е изключително желана в биологичните системи и енергията, точно както в "макро" света, има висока цена.
Долната страна на дифузията е, че очевидно е недостатъчно да се движат веществата нагоре по концентрационен градиент и не е трудно да се предвиди сценарий, при който са необходими молекули вътре в клетката въпреки вече по-високата концентрация на тези вещества отвътре, отколкото в отвън. По-често такива вещества трябва да се преместват през електрохимичен градиент.
Това е различна физическа форма на съпротива, но е такава, която само инвестицията на АТФ може да преодолее. Това се прави с помощта на мембранни "помпи", които непрекъснато се борят с прилива на електрохимичния градиент, който се противопоставя на тяхната работа.
