La diffusion, dans biochimie, fait référence à l'un des nombreux processus par lesquels les molécules peuvent entrer et sortir des cellules à travers le plasma membrane, ou des membranes croisées à l'intérieur de la cellule, telles que la membrane nucléaire ou la membrane qui enferme mitochondries.
Considérez la diffusion comme un mouvement "à la dérive". Bien qu'il se réfère à un processus aléatoire et non guidé, et qui ne nécessite pas d'apport d'énergie, il suit une règle: les particules se déplacent des zones de forte concentration vers les zones de faible concentration, même si les molécules individuelles sont libres de se déplacer dans toutes les directions.
Comprendre les gradients chimiques
Qu'est-ce que cela signifie pour quelque chose de passer d'une région de forte concentration à une région de faible concentration? Tout d'abord, il est nécessaire de savoir ce que signifie "concentration" dans ce contexte. La plupart du temps, la concentration fait référence au nombre de molécules par unité de volume (par exemple, millilitres ou ml).
Pensez à ce qui se passe lorsque vous prenez un verre de jus d'orange dans la bouteille ou le carton. Il y a de fortes chances que vous perceviez la boisson comme sucrée, car la concentration élevée de sucre dans le jus dépasse celle des fluides de votre système.
Cependant, si vous mélangez le jus avec de l'eau plate de sorte que la solution résultante contienne 10 parties d'eau pour 1 partie de jus, attendez quelques minutes et prenez une autre gorgée, vous percevrez le fluide comme dilué, car il est maintenant à une concentration plus faible - moins concentrée, en tout cas, que votre corps fluides.
Parce que les molécules de sucre dans le jus ont tendance à se mélanger avec les molécules d'eau jusqu'à ce que la concentration de sucre est égal dans toute la solution, on dit que la diffusion se produit dans la direction de équilibre.
Il est important de noter que l'équilibre ne signifie pas un arrêt du mouvement des molécules, mais plutôt que le mouvement des molécules a atteint un point de vrai hasard parce que tous gradients de concentration ont été éliminés.
Le processus de diffusion
Alors que certaines substances peuvent simplement se diffuser à travers membranes cellulaires lorsque le gradient de concentration le favorise, d'autres sont trop grands pour passer entre les molécules de phospholipides dans la membrane, ou ils portent une charge électrique nette qui s'oppose à leur mouvement.
La membrane plasmique est donc un membrane semipermeable: De petites molécules non chargées telles que l'eau (H2O) et le dioxyde de carbone (CO2) peuvent simplement serpenter à travers, tandis que d'autres ont besoin d'aide ou sont incapables de traverser directement la membrane.
Diffusion simple est exactement ce à quoi cela ressemble - le mouvement de molécules à travers une membrane le long d'un gradient de concentration comme si la membrane n'était, en fait, pas là. Dans facilitéla diffusion, cependant, des substances telles que ions (particules chargées) descendent un gradient de concentration, mais elles doivent également traverser la membrane à travers des canaux de transport fait de protéines.
La diffusion a tendance à se poursuivre jusqu'à ce que la concentration d'équilibre soit atteinte. À ce stade, les molécules ont tendance à quitter la région seulement par transport actif mécanismes alimentés par ATP, ou l'adénosine triphosphate – la "monnaie énergétique" des cellules.
Avantages et inconvénients de la diffusion
Du côté positif, le processus de diffusion est "gratuit" par rapport à d'autres formes de transport en ce sens qu'il ne nécessite pas d'énergie. C'est un atout majeur étant donné que l'efficacité est extrêmement souhaitable dans les systèmes biologiques et que l'énergie, tout comme dans le monde « macro », est primordiale.
L'inconvénient de la diffusion est qu'elle est évidemment insuffisante pour déplacer les substances vers le haut d'un gradient de concentration, et il n'est pas difficile d'envisager un scénario dans lequel des molécules sont nécessaires à l'intérieur d'une cellule malgré une concentration déjà plus élevée de ces substances à l'intérieur qu'à l'intérieur dehors. Le plus souvent, ces substances doivent traverser un gradient électrochimique.
Il s'agit d'une forme physique différente de résistance, mais c'est une forme que seul un investissement d'ATP peut surmonter. Cela se fait à l'aide de « pompes » à membranes qui combattent en permanence la marée du gradient électrochimique qui s'oppose à leur travail.