Diffusion, im Biochemie, bezieht sich auf einen von vielen Prozessen, bei denen Moleküle durch das Plasma in und aus Zellen gelangen können Membran oder Kreuzmembranen innerhalb der Zelle, wie die Kernmembran oder die Membran, die Mitochondrien.
Betrachten Sie Diffusion als eine "driftende" Bewegung. Obwohl es sich um einen zufälligen und ungeführten Prozess handelt, der keine Energiezufuhr erfordert, folgt er einer Regel: Teilchen bewegen sich von Gebieten mit höherer Konzentration zu Gebieten mit geringerer Konzentration, auch wenn sich einzelne Moleküle in alle Richtungen frei bewegen können.
Chemische Gradienten verstehen
Was bedeutet es, wenn sich etwas von einer Region mit hoher Konzentration in eine mit niedriger Konzentration bewegt? Zunächst muss man wissen, was in diesem Zusammenhang „Konzentration“ bedeutet. Die Konzentration bezieht sich meistens auf die Anzahl der Moleküle pro Volumeneinheit (z. B. Milliliter oder ml).
Denken Sie daran, was passiert, wenn Sie Orangensaft aus der Flasche oder dem Karton trinken. Es besteht die Möglichkeit, dass Sie das Getränk als süß empfinden, da die hohe Zuckerkonzentration im Saft die der Flüssigkeiten in Ihrem System übersteigt.
Wenn Sie jedoch den Saft mit klarem Wasser mischen, sodass die resultierende Lösung 10 Teile Wasser pro 1 Teil Saft enthält, warten Sie einige Minuten und nimm noch einen Schluck, du wirst die Flüssigkeit als verdünnt wahrnehmen, weil sie jetzt in geringerer Konzentration vorliegt – jedenfalls weniger konzentriert als dein Körper Flüssigkeiten.
Weil die Zuckermoleküle im Saft dazu neigen, sich mit den Wassermolekülen zu vermischen, bis die Konzentration erreicht ist Zucker in der Lösung gleich ist, sagt man, dass die Diffusion in Richtung Gleichgewicht.
Wichtig ist, dass Gleichgewicht nicht ein Aufhören der Molekülbewegung bedeutet, sondern dass die Bewegung der Moleküle einen Punkt echter Zufälligkeit erreicht hat, weil alle Konzentrationsgradienten wurden beseitigt.
Der Diffusionsprozess
Während einige Substanzen einfach über diffundieren können Zellmembranen Wenn der Konzentrationsgradient dies begünstigt, sind andere zu groß, um zwischen die Phospholipidmoleküle in der Membran zu gelangen, oder sie tragen eine elektrische Nettoladung, die ihrer Bewegung entgegenwirkt.
Die Plasmamembran ist somit a Semipermeable Membran: Kleine, ungeladene Moleküle wie Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) können sich einfach durchschlängeln, andere brauchen Hilfe oder können die Membran nicht direkt passieren.
Einfache Diffusion ist genau das, wonach es sich anhört – die Bewegung von Molekülen durch eine Membran entlang eines Konzentrationsgradienten, als ob die Membran tatsächlich nicht da wäre. Im erleichtertDiffusion, jedoch Substanzen wie Ionen (geladene Teilchen) bewegen sich einen Konzentrationsgradienten hinab, müssen aber auch die Membran durch spezielle Transportwege aus Eiweiß hergestellt.
Die Diffusion neigt dazu, fortzufahren, bis die Gleichgewichtskonzentration erreicht ist. An diesem Punkt neigen Moleküle dazu, die Region nur um. zu verlassen aktiven Transport Mechanismen, die von ATP angetrieben werden, oder Adenosintriphosphat – die „Energiewährung“ der Zellen.
Vor- und Nachteile von Diffusion
Auf der anderen Seite ist der Diffusionsprozess im Vergleich zu anderen Transportmitteln „kostenlos“, da er keine Energie benötigt. Dies ist ein großer Vorteil, da Effizienz in biologischen Systemen enorm erwünscht ist und Energie ebenso wie in der "Makro"-Welt an erster Stelle steht.
Die Kehrseite der Diffusion ist, dass es offensichtlich nicht ausreicht, Substanzen einen Konzentrationsgradienten hinauf zu bewegen, und es ist nicht schwer vorstellbar ein Szenario, in dem Moleküle im Inneren einer Zelle benötigt werden, obwohl im Inneren bereits eine höhere Konzentration dieser Stoffe vorhanden ist als im Inneren einer Zelle draußen. Häufiger müssen solche Stoffe über einen elektrochemischer Gradient.
Dies ist eine andere physikalische Form des Widerstands, die jedoch nur durch eine Investition von ATP überwunden werden kann. Dies geschieht mit Membranpumpen, die ständig gegen die Flut des elektrochemischen Gradienten ankämpfen, der ihrer Arbeit entgegenwirkt.