Diffusione, nel biochimica, si riferisce a uno dei tanti processi mediante i quali le molecole possono entrare e uscire dalle cellule attraverso il plasma membrana, o membrane incrociate all'interno della cellula, come la membrana nucleare o la membrana che racchiude mitocondri.
Pensa alla diffusione come a un movimento "alla deriva". Sebbene si riferisca a un processo casuale e non guidato, e uno che non richiede un input di energia, segue una regola: le particelle si muovono da aree di maggiore concentrazione ad aree di minore concentrazione, anche mentre le singole molecole sono libere di muoversi in tutte le direzioni.
Comprensione dei gradienti chimici
Cosa significa che qualcosa si sposta da una regione ad alta concentrazione ad una a bassa concentrazione? Innanzitutto, è necessario sapere cosa significa "concentrazione" in questo contesto. La maggior parte delle volte, la concentrazione si riferisce al numero di molecole per unità di volume (ad esempio millilitri o ml).
Pensa a cosa succede quando prendi una bevanda di succo d'arancia dalla bottiglia o dal cartone. È probabile che tu percepisca la bevanda come dolce, perché l'alta concentrazione di zucchero nel succo supera quella dei liquidi nel tuo sistema.
Tuttavia, se mescoli il succo con acqua semplice in modo che la soluzione risultante contenga 10 parti di acqua per ogni parte di succo, attendi qualche minuto e bevi un altro sorso, percepirai il fluido come diluito, perché ora è a una concentrazione più bassa, meno concentrato, in ogni caso, del tuo corpo fluidi.
Perché le molecole di zucchero nel succo tendono a mescolarsi con le molecole d'acqua fino alla concentrazione di zucchero è uguale in tutta la soluzione, si dice che la diffusione avviene nella direzione di equilibrio.
È importante sottolineare che l'equilibrio non significa una cessazione del movimento delle molecole, ma piuttosto che il movimento delle molecole ha raggiunto un punto di vera casualità perché tutti gradienti di concentrazione sono stati eliminati.
Il processo di diffusione
Mentre alcune sostanze possono semplicemente diffondersi attraverso membrane cellulari quando il gradiente di concentrazione lo favorisce, altri sono troppo grandi per entrare tra le molecole di fosfolipidi nella membrana, oppure portano una carica elettrica netta che si oppone al loro movimento.
La membrana plasmatica è quindi a membrana semipermeabile: Piccole molecole scariche come l'acqua (H2O) e l'anidride carbonica (CO2) possono semplicemente vagare attraverso, mentre altre richiedono aiuto o non sono in grado di attraversare completamente la membrana.
Diffusione semplice è esattamente quello che sembra: il movimento delle molecole attraverso una membrana lungo un gradiente di concentrazione come se la membrana, in effetti, non fosse lì. Nel facilitatodiffusione, tuttavia, sostanze come ioni (particelle cariche) si spostano lungo un gradiente di concentrazione, ma devono anche attraversare la membrana attraverso speciali canali di trasporto fatto di proteine.
La diffusione tende a procedere fino al raggiungimento della concentrazione di equilibrio. A questo punto, le molecole tendono a lasciare la regione solo per trasporto attivo meccanismi alimentati da ATP, o adenosina trifosfato – la "moneta energetica" delle cellule.
Pro e contro della diffusione
Tra i lati positivi, il processo di diffusione è "gratuito" rispetto ad altre forme di trasporto in quanto non richiede energia. Questo è un grande vantaggio dato che l'efficienza è enormemente desiderabile nei sistemi biologici e l'energia, proprio come nel mondo "macro", è un premio.
Il lato negativo della diffusione è che è ovviamente insufficiente per spostare le sostanze su un gradiente di concentrazione, e non è difficile immaginare uno scenario in cui le molecole sono necessarie all'interno di una cellula nonostante una concentrazione già più elevata di queste sostanze all'interno rispetto alla al di fuori. Più spesso, tali sostanze devono essere spostate attraverso un gradiente elettrochimico.
Questa è una forma fisica diversa di resistenza, ma è quella che solo un investimento di ATP può superare. Questo viene fatto utilizzando "pompe" a membrana che combattono continuamente la marea del gradiente elettrochimico che si oppone al loro lavoro.