Difusioon, sisse biokeemia, viitab ühele paljudest protsessidest, mille käigus molekulid saavad plasma kaudu rakkudesse ja rakkudest välja liikuda membraan või ristmembraan rakus, näiteks tuumamembraan või ümbritsev membraan mitokondrid.
Mõelge difusioonist kui "triivivast" liikumisest. Ehkki see viitab juhuslikule ja juhitamatule protsessile, mis ei vaja energia sisestamist, järgib see ühte reeglit: osakesed liiguvad suurema kontsentratsiooniga piirkondadest madalama kontsentratsiooniga piirkondadeni, isegi kui üksikud molekulid võivad vabalt liikuda igas suunas.
Keemiliste gradientide mõistmine
Mida tähendab see, kui midagi liigub kõrge kontsentratsiooniga piirkonnast madala kontsentratsiooniga piirkonda? Esiteks on vaja teada, mida "kontsentratsioon" selles kontekstis tähendab. Enamasti viitab kontsentratsioon molekulide arvule mahuühikus (nt milliliitrites või ml).
Mõelge, mis juhtub, kui võtate pudelist või karbist apelsinimahla. Võimalik, et tajute jooki magusana, sest suhkru kõrge kontsentratsioon mahlas ületab teie süsteemi vedelike omi.
Kui aga segate mahla puhta veega nii, et saadud lahus sisaldab 10 osa vett 1 osa mahla kohta, oodake mõni minut ja võta veel üks lonks, tajud vedelikku lahjendatuna, sest see on nüüd madalama kontsentratsiooniga - igal juhul vähem kontsentreeritud kui su keha vedelikud.
Kuna suhkrumolekulid mahlas kipuvad veemolekulidega segunema kuni kontsentratsioonini suhkrut on kogu lahuses võrdne, öeldakse, et difusioon toimub tasakaal.
Oluline on see, et tasakaal ei tähenda molekuli liikumise lõpetamist, vaid pigem seda, et molekulide liikumine on jõudnud tõelise juhuslikkuse punkti, sest kõik kontsentratsiooni gradiendid on kõrvaldatud.
Difusiooniprotsess
Kuigi mõned ained võivad lihtsalt hajuda rakumembraanid kui kontsentratsioonigradient seda soosib, on teised liiga suured, et jõuda membraanis olevate fosfolipiidmolekulide vahele, või kannavad nad nende liikumisele vastupanu puhast elektrilaengut.
Plasma membraan on seega a poolläbilaskev membraan: Väikesed laenguta molekulid nagu vesi (H2O) ja süsinikdioksiid (CO2) võivad lihtsalt läbi lookleda, samas kui teised vajavad abi või ei suuda membraani otse ületada.
Lihtne difusioon on täpselt see, nagu see kõlab - molekulide liikumine üle membraani alla kontsentratsiooni gradiendi, nagu poleks membraani tegelikult olemas. Sisse hõlbustatuddifusioon, aga sellised ained nagu ioonid (laetud osakesed) liiguvad kontsentratsiooni gradiendil allapoole, kuid nad peavad ka membraani läbima spetsialiseeritud transpordikanalid valmistatud valgust.
Difusioon kipub kulgema tasakaalu kontsentratsiooni saavutamiseni. Sel hetkel kipuvad molekulid piirkonnast lahkuma ainult aktiivne transport - ATP jõul töötavad mehhanismid või adenosiinitrifosfaat - rakkude "energiavaluuta".
Difusiooni plussid ja miinused
Positiivne on see, et difusiooniprotsess on teiste transpordiliikidega võrreldes "tasuta", kuna see ei vaja energiat. See on suur vara, kui arvestada, et tõhusus on bioloogilistes süsteemides tohutult soovitav ja energia, nagu ka "makromaailmas", on lisatasu eest.
Difusiooni alumine külg on see, et ainete kontsentratsioonigradientist ülespoole viimiseks on ilmselgelt ebapiisav ja seda pole raske ette kujutada stsenaarium, kus rakke vajatakse molekule, vaatamata nende ainete niigi kõrgemale kontsentratsioonile seestpoolt väljas. Sagedamini tuleb selliseid aineid teisaldada üle elektrokeemiline gradient.
See on teistsugune füüsiline vastupanu vorm, kuid sellest saab üle ainult ATP investeering. Selleks kasutatakse membraanipumpasid, mis võitlevad pidevalt nende tööle vastanduva elektrokeemilise gradiendi tõusulaine vastu.