დიფუზია: რა არის ეს? & როგორ ხდება ეს?

დიფუზია, ბიოქიმია, ეხება ერთ – ერთ იმ მრავალ პროცესს, რომლის დროსაც მოლეკულას შეუძლია პლაზმაში უჯრედებში გადასვლა და გამოსვლა მემბრანა, ან ჯვარი გარსი უჯრედში, მაგალითად ბირთვული მემბრანა ან მემბრანა, რომელიც თან ერთვის მიტოქონდრია.

იფიქრეთ დიფუზიაზე, როგორც "დრიფტის" მოძრაობაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს ეხება შემთხვევით და არამართულ პროცესს, და რომელიც არ საჭიროებს ენერგიის შეტანას, ის ერთ წესს ასრულებს: ნაწილაკები მოძრაობენ მაღალი კონცენტრაციის უბნებიდან დაბალი კონცენტრაციის ადგილებში, მაშინაც კი, როდესაც ცალკეული მოლეკულები თავისუფლად მოძრაობენ ყველა მიმართულებით.

რას ნიშნავს რამის გადატანა მაღალი კონცენტრაციის რეგიონიდან დაბალ კონცენტრაციაზე? პირველ რიგში, საჭიროა იცოდეთ რას ნიშნავს "კონცენტრაცია" ამ კონტექსტში. უმეტესად კონცენტრაცია აღნიშნავს მოლეკულების რაოდენობას ერთ მოცულობაში (მაგალითად, მილილიტრი ან მლ).

გაიხსენეთ რა ხდება, როდესაც ბოთლიდან ან მუყაოდან ფორთოხლის წვენს მიიღებთ. შანსია ის არის, რომ თქვენ სასმელს ტკბილად აღიქვამთ, რადგან წვენში შაქრის მაღალი კონცენტრაცია აღემატება თქვენს სისტემაში არსებულ სითხეებს.

ამასთან, თუ წვენს შეურიებთ უბრალო წყალს ისე, რომ მიღებული ხსნარი შეიცავს 10 წილ წყალს ყოველ 1 წილ წილზე, დაელოდე რამდენიმე წუთი და დალიე კიდევ ერთი ყლუპი, შენ თხევადი სითხე აღიქვი, როგორც გაზავებული, რადგან ის ახლა უფრო დაბალ კონცენტრაციაშია - ნაკლებად კონცენტრირებულია, ნებისმიერ შემთხვევაში, ვიდრე შენი სხეული სითხეები.

იმის გამო, რომ წვენში შაქრის მოლეკულები ურევენ წყლის მოლეკულებს კონცენტრაციამდე შაქარი ტოლია მთელ ხსნარში, ნათქვამია, რომ დიფუზია ხდება მიმართულებით წონასწორობა.

მნიშვნელოვანია, რომ წონასწორობა არ ნიშნავს მოლეკულების მოძრაობის შეჩერებას, არამედ იმას, რომ მოლეკულების მოძრაობამ მიაღწია ნამდვილ შემთხვევითობას, რადგან ყველა კონცენტრაციის გრადიენტები აღმოიფხვრა.

მიუხედავად იმისა, რომ ზოგიერთ ნივთიერებას შეუძლია უბრალოდ დიფუზიური გადაკვეთოს უჯრედის მემბრანები როდესაც კონცენტრაციის გრადიენტი ხელს უწყობს ამას, სხვები ძალიან დიდია, რომ მას ფოსფოლიპიდის მოლეკულას შორის აღმოჩნდეს მემბრანაში, ან მათ აქვთ წმინდა ელექტრო მუხტი, რომელიც ეწინააღმდეგება მათ მოძრაობას.

ამრიგად, პლაზმური მემბრანაა ა ნახევრად გამტარი მემბრანა: მცირე, დატვირთული მოლეკულები, როგორიცაა წყალი (H2O) და ნახშირორჟანგი (CO2) შეიძლება უბრალოდ შემოიჭრას, ხოლო სხვები დახმარებას საჭიროებენ ან ვერ ახერხებენ გარსის გადაკვეთას.

მარტივი დიფუზია ზუსტად ასე ჟღერს - მოლეკულების გადაადგილება მემბრანის გასწვრივ კონცენტრაციის გრადიენტზე, თითქოს მემბრანა, ფაქტობრივად, იქ არ არის. შიგნით ხელი შეუწყოდიფუზიათუმცა, ისეთი ნივთიერებები, როგორიცაა იონები (დამუხტული ნაწილაკები) გადადიან კონცენტრაციის გრადიენტზე, მაგრამ მათ ასევე უნდა გადალახონ მემბრანა სპეციალიზირებული გზით სატრანსპორტო არხები დამზადებულია ცილისგან.

დიფუზია მიმდინარეობს წონასწორობის კონცენტრაციის მიღწევამდე. ამ ეტაპზე, მოლეკულები რეგიონს ტოვებენ მხოლოდ შემდეგ აქტიური ტრანსპორტი მექანიზმები, რომლებიც მუშაობს ATP– ით, ან ადენოზინტრიფოსფატი - უჯრედების "ენერგეტიკული ვალუტა".

დადებითი მხარეა ის, რომ დიფუზიის პროცესი "უფასოა" ტრანსპორტის სხვა ფორმებთან შედარებით, რადგან ის არ საჭიროებს ენერგიას. ეს არის მთავარი აქტივი იმის გათვალისწინებით, რომ ეფექტურობა ძალზე სასურველია ბიოლოგიურ სისტემებში და ენერგიაში, ისევე როგორც "მაკრო" სამყაროში პრემიუმ ფასია.

დიფუზიის ქვედა მხარე არის ის, რომ აშკარად არასაკმარისია ნივთიერებების კონცენტრაციის გრადიენტზე ასვლა და ძნელი წარმოსადგენი არ არის სცენარი, რომელშიც მოლეკულები საჭიროა უჯრედის შიგნით, მიუხედავად ამ შინაარსის შიგნით უკვე უფრო მაღალი კონცენტრაციისა, ვიდრე უჯრედისში გარეთ. უფრო ხშირად, ასეთი ნივთიერებები უნდა გადაადგილდეს მთელზე ელექტროქიმიური გრადიენტი.

ეს წინააღმდეგობის განსხვავებული ფიზიკური ფორმაა, მაგრამ ის მხოლოდ ATP– ს ინვესტიციის გადალახვაა. ეს კეთდება მემბრანის "ტუმბოების" გამოყენებით, რომლებიც მუდმივად ებრძვიან ელექტროქიმიური გრადიენტის ტალღას, რომელიც ეწინააღმდეგება მათ მუშაობას.