Diffusion, i biokemi, henviser til en af mange processer, hvorved molekyler kan bevæge sig ind i og ud af celler gennem plasmaet membran eller krydsmembraner inden i cellen, såsom kernemembranen eller den membran, der lukkes mitokondrier.
Tænk på diffusion som en "drivende" bevægelse. Mens det refererer til en tilfældig og ikke-styret proces, og en der ikke kræver et input af energi, følger den en regel: Partikler bevæger sig fra områder med højere koncentration til områder med lavere koncentration, selv mens individuelle molekyler er frie til at bevæge sig i alle retninger.
Forståelse af kemiske gradienter
Hvad betyder det for noget at bevæge sig fra en region med høj koncentration til en region med lav koncentration? For det første er det nødvendigt at vide, hvad "koncentration" betyder i denne sammenhæng. For det meste refererer koncentration til antallet af molekyler pr. Volumenhedsenhed (fx milliliter eller ml).
Tænk på, hvad der sker, når du tager en drink appelsinsaft fra flasken eller kartonen. Chancerne er, at du opfatter drikken som sød, fordi den høje koncentration af sukker i saften overstiger væskerne i dit system.
Men hvis du blander saften med almindeligt vand, så den resulterende opløsning indeholder 10 dele vand for hver 1 del saft, skal du vente et par minutter og tag en ny slurk, du vil opleve væsken som fortyndet, fordi den nu er i lavere koncentration - mindre koncentreret, i hvert fald end din krop væsker.
Fordi sukkermolekylerne i saften har en tendens til at blande sig med vandmolekylerne indtil koncentrationen sukker er ens i hele opløsningen, siges det, at diffusion sker i retning af ligevægt.
Det er vigtigt, at ligevægt ikke betyder ophør af molekylebevægelse, men snarere at bevægelsen af molekylerne har nået et punkt med ægte tilfældighed, fordi alle koncentrationsgradienter er blevet elimineret.
Processen med diffusion
Mens nogle stoffer simpelthen kan diffundere på tværs cellemembraner når koncentrationsgradienten begunstiger dette, er andre for store til at gøre det mellem phospholipidmolekylerne i membranen, eller de bærer en elektrisk nettoladning, der modsætter deres bevægelse.
Plasmamembranen er således en semipermeabel membran: Små, ikke-ladede molekyler som vand (H2O) og kuldioxid (CO2) kan simpelthen bugtes igennem, mens andre har brug for hjælp eller ikke er i stand til at krydse membranen direkte.
Enkel diffusion er præcis, hvordan det lyder - bevægelse af molekyler over en membran ned ad en koncentrationsgradient, som om membranen faktisk ikke var der. I lettetdiffusiondog stoffer som f.eks ioner (ladede partikler) bevæger sig ned ad en koncentrationsgradient, men de skal også krydse membranen gennem specialiserede transportkanaler lavet af protein.
Diffusion har tendens til at fortsætte, indtil ligevægtskoncentrationen er nået. På dette tidspunkt har molekyler tendens til kun at forlade regionen aktiv transport mekanismer drevet af ATP, eller Adenosintrifosfat - cellernes "energivaluta".
Fordele og ulemper ved diffusion
På plussiden er diffusionsprocessen "gratis" sammenlignet med andre transportformer, idet den ikke kræver energi. Dette er et stort aktiv i betragtning af at effektivitet er enormt ønskelig i biologiske systemer, og energi, ligesom i "makro" -verdenen, har en præmie.
Downs diffusionsside er, at det naturligvis er utilstrækkeligt at flytte stoffer op i en koncentrationsgradient, og det er ikke svært at forestille sig et scenarie, hvor der er behov for molekyler inde i en celle på trods af en allerede højere koncentration af disse stoffer på indersiden end på uden for. Oftere skal sådanne stoffer flyttes over et elektrokemisk gradient.
Dette er en anden fysisk form for modstand, men det er en, som kun en investering i ATP kan overvinde. Dette gøres ved hjælp af membran "pumper", der konstant bekæmper tidevand for den elektrokemiske gradient, der er imod deres arbejde.