Diffúzió, ban ben biokémia, arra a sok folyamat egyikére utal, amelynek során a molekulák a plazmán keresztül be- és kiköltözhetnek a sejtekbe membrán, vagy keresztmembránok a sejtben, például a magmembrán vagy a körülvevő membrán mitokondrium.
Gondoljon a diffúzióra, mint "sodródó" mozgásra. Bár véletlenszerű és irányítatlan folyamatra utal, amely nem igényel energiát, egy szabályt követ: a nagyobb koncentrációjú területekről az alacsonyabb koncentrációjú területekre, még akkor is, ha az egyes molekulák szabadon mozoghatnak minden irányba.
A kémiai gradiensek megértése
Mit jelent, ha valami nagy koncentrációjú régióból alacsony koncentrációjú régióba költözik? Először is tudni kell, mit jelent ebben az összefüggésben a "koncentráció". A koncentráció legtöbbször a térfogategységre eső molekulák számára utal (például milliliter vagy ml).
Gondoljon arra, mi történik, ha egy üveg narancslevet vesz ki az üvegből vagy a dobozból. Valószínű, hogy édesnek érzékeli az italt, mert a gyümölcslében lévő magas cukorkoncentráció meghaladja a rendszerében lévő folyadékokét.
Ha azonban a levet sima vízzel keveri úgy, hogy a kapott oldat minden részre 10 rész vizet tartalmaz, várjon néhány percet, és igyon még egy kortyot, a folyadékot hígnak fogja érzékelni, mert ez most alacsonyabb koncentrációban van - mindenképpen kevésbé koncentrált, mint a teste folyadékok.
Mivel a gyümölcslében levő cukormolekulák a koncentrációig hajlamosak keveredni a vízmolekulákkal A cukor egyenlő az egész oldatban, azt mondják, hogy a diffúzió a egyensúlyi.
Fontos, hogy az egyensúly nem a molekulamozgás leállítását jelenti, hanem azt, hogy a molekulák mozgása elérte az igazi véletlenszerűség egy pontját, mert minden koncentráció gradiensek megszüntették.
A diffúzió folyamata
Míg egyes anyagok egyszerűen diffundálhatnak sejtmembránok amikor a koncentrációs gradiens ezt kedvez, mások túl nagyok ahhoz, hogy a membránban lévő foszfolipid molekulák közé kerüljenek, vagy nettó elektromos töltést hordoznak, amely ellenzi mozgásukat.
A plazmamembrán tehát a félig áteresztő membrán: A kis, töltés nélküli molekulák, például a víz (H2O) és a szén-dioxid (CO2) egyszerűen kanyaroghatnak tovább, míg mások segítségre szorulnak, vagy nem képesek egyenesen átjutni a membránon.
Egyszerű diffúzió pontosan az, aminek hangzik - a molekulák mozgása egy membránon egy koncentrációgradiensben lefelé, mintha a membrán valójában nem lenne ott. Ban ben megkönnyítettediffúzióazonban olyan anyagok, mint a ionok (töltött részecskék) lefelé mozognak egy koncentrációgradiensben, de szakosodott úton is át kell menniük a membránon közlekedési csatornák fehérjéből készült.
A diffúzió hajlamos addig haladni, amíg el nem éri az egyensúlyi koncentrációt. Ezen a ponton a molekulák általában csak által hagyják el a régiót aktiv szállitás - ATP által működtetett mechanizmusok, vagy adenozin-trifoszfát - a sejtek "energia pénzneme".
A diffúzió előnyei és hátrányai
Pozitívum, hogy a diffúziós folyamat "ingyenes" a többi szállítási formához képest, mivel nem igényel energiát. Ez jelentős előny, tekintve, hogy a biológiai rendszerekben óriási hatékonyság kívánatos, és az energia, csakúgy, mint a "makro" világban, kiemelkedő fontosságú.
A diffúzió alsó oldala az, hogy nyilvánvalóan nem elegendő az anyagokat koncentrációs gradiensen felfelé mozgatni, és nem nehéz elképzelni egy forgatókönyv, amelyben molekulákra van szükség egy sejt belsejében, annak ellenére, hogy ezen anyagok belső koncentrációja már nagyobb, mint a kívül. Az ilyen anyagokat gyakrabban kell áthelyezni egy elektrokémiai gradiens.
Ez az ellenállás egy másik fizikai formája, de ezt csak az ATP befektetése képes legyőzni. Ez olyan membrán "szivattyúk" segítségével történik, amelyek folyamatosan küzdenek a munkájukkal szemben álló elektrokémiai gradiens dagálya ellen.