Difuzija, u biokemija, odnosi se na jedan od mnogih procesa pomoću kojih se molekule kroz plazmu mogu kretati i izlaziti iz stanica membrana ili poprečne membrane unutar stanice, poput nuklearne membrane ili membrane koja se zatvara mitohondrije.
Shvatite difuziju kao "zanosni" pokret. Iako se odnosi na slučajan i nevođen proces i onaj koji ne zahtijeva unos energije, slijedi jedno pravilo: Čestice se kreću od područja veće koncentracije do područja niže koncentracije, čak i dok se pojedine molekule mogu slobodno kretati u svim smjerovima.
Razumijevanje kemijskih gradijenata
Što znači da se nešto premjesti iz područja visoke koncentracije u područje niske koncentracije? Prvo, potrebno je znati što u ovom kontekstu znači „koncentracija“. Većina vremena koncentracija se odnosi na broj molekula u jedinici volumena (npr. Mililitara ili ml).
Razmislite što se događa kada pijete sok od naranče iz boce ili kartona. Šanse su da piće doživljavate slatkim, jer visoka koncentracija šećera u soku premašuje koncentraciju tekućina u vašem sustavu.
Međutim, ako sok pomiješate s običnom vodom tako da rezultirajuća otopina sadrži 10 dijelova vode za svaki 1 dio soka, pričekajte nekoliko minuta i otpijte još jedan gutljaj, smatrat ćete da je tekućina razrijeđena, jer je sada u nižoj koncentraciji - u svakom slučaju manje koncentrirana od vašeg tijela tekućine.
Budući da se molekule šećera u soku teže miješati s molekulama vode sve do koncentracije šećera je jednako u cijeloj otopini, kaže se da se difuzija događa u smjeru ravnoteža.
Važno je da ravnoteža ne znači prestanak kretanja molekula, već da je kretanje molekula doseglo točku istinske slučajnosti, jer svi gradijenti koncentracije su eliminirani.
Proces difuzije
Dok se neke tvari mogu jednostavno difundirati stanične membrane kad tome ide u prilog gradijent koncentracije, drugi su preveliki da bi se našli između molekula fosfolipida u membrani ili nose neto električni naboj koji se suprotstavlja njihovom kretanju.
Tako je plazmatska membrana a polupropusna membrana: Male molekule bez napunjenja, poput vode (H2O) i ugljičnog dioksida (CO2), mogu se jednostavno vijugati, dok druge trebaju pomoć ili nisu u stanju prijeći membranu izravno.
Jednostavna difuzija upravo tako zvuči - kretanje molekula kroz membranu niz gradijent koncentracije kao da membrana u stvari nije tamo. U olakšanodifuzija, međutim, tvari kao što su ioni (nabijene čestice) kreću se niz gradijent koncentracije, ali također moraju proći membranu kroz specijalizirane transportni kanali napravljen od bjelančevina.
Difuzija nastoji nastaviti dok se ne postigne ravnotežna koncentracija. U ovom trenutku molekule obično napuštaju regiju samo aktivni transport mehanizmi koje pokreće ATP, ili adenozin trifosfat - "valuta energije" stanica.
Prednosti i nedostaci difuzije
Dobra mu je strana što je postupak difuzije "besplatan" u usporedbi s drugim oblicima prijevoza jer ne zahtijeva energiju. To je velika prednost s obzirom na to da je učinkovitost izuzetno poželjna u biološkim sustavima i energiji, baš kao što je to i u "makro" svijetu na dobitku.
Donja strana difuzije je ta što je očito nedovoljno pomicanje tvari prema koncentracijskom gradijentu i nije teško zamisliti scenarij u kojem su molekule potrebne unutar stanice unatoč već većoj koncentraciji tih tvari iznutra nego u izvana. Češće se takve tvari moraju premještati preko elektrokemijski gradijent.
Ovo je drugačiji fizički oblik otpora, ali onaj koji samo ulaganje ATP-a može prevladati. To se radi pomoću membranskih "pumpi" koje se neprestano bore protiv plime elektrokemijskog gradijenta koji se protivi njihovom radu.