Difuzija, in biochemija, reiškia vieną iš daugelio procesų, kurių metu molekulės gali pereiti į ląsteles ir iš jų per plazmą membranos arba kryžminės membranos ląstelėje, pavyzdžiui, branduolio membrana arba membrana, kuri uždaro mitochondrijos.
Pagalvokite apie difuziją kaip apie „dreifuojantį“ judesį. Nors tai reiškia atsitiktinį ir nevaldomą procesą, kuriam nereikia energijos, jis laikosi vienos taisyklės: dalelės juda nuo didesnės koncentracijos sričių iki mažesnės koncentracijos sričių, net kai atskiros molekulės gali laisvai judėti visomis kryptimis.
Cheminių gradientų supratimas
Ką reiškia kažkas pereiti iš didelės koncentracijos regiono į žemos koncentracijos regioną? Pirma, būtina žinoti, ką šiame kontekste reiškia „susikaupimas“. Dažniausiai koncentracija reiškia molekulių skaičių tūrio vienete (pvz., Mililitrais arba ml).
Pagalvokite, kas nutiks, kai iš buteliuko ar dėžutės paimsite gėrimą apelsinų sulčių. Tikėtina, kad gėrimą suvokiate kaip saldų, nes didelė cukraus koncentracija sultyse viršija jūsų sistemoje esančių skysčių koncentraciją.
Tačiau jei sultis sumaišote su paprastu vandeniu, kad gautame tirpale kiekvienai 1 sulčių daliai būtų 10 dalių vandens, palaukite kelias minutes ir išgerkite dar vieną gurkšnį, suprasite, kad skystis yra praskiestas, nes jo koncentracija dabar yra mažesnė - bet kokiu atveju mažiau koncentruota nei jūsų kūnas skysčių.
Nes sultyse esančios cukraus molekulės linkusios maišytis su vandens molekulėmis iki koncentracijos cukraus yra vienodas visame tirpale, sakoma, kad difuzija vyksta pusiausvyra.
Svarbu tai, kad pusiausvyra nereiškia molekulės judėjimo nutraukimo, bet tai, kad molekulių judėjimas pasiekė tikrojo atsitiktinumo tašką, nes visi koncentracijos gradientai buvo pašalinti.
Difuzijos procesas
Nors kai kurios medžiagos gali tiesiog pasklisti ląstelių membranos kai koncentracijos gradientas tam pritaria, kiti yra per dideli, kad galėtų patekti tarp membranoje esančių fosfolipidų molekulių, arba jie turi grynąjį elektrinį krūvį, kuris priešinasi jų judėjimui.
Taigi plazmos membrana yra a pusiau laidži membrana: Mažos, nepakrautos molekulės, tokios kaip vanduo (H2O) ir anglies dioksidas (CO2), gali tiesiog vinguriuoti, o kitoms reikalinga pagalba arba jos negali visiškai pereiti membranos.
Paprasta difuzija yra būtent tai, kaip skamba - molekulių judėjimas per membraną žemyn koncentracijos gradiento, tarsi membranos iš tikrųjų nebūtų. Į palengvinodifuzija, tačiau tokios medžiagos kaip jonai (įkrautos dalelės) juda žemyn koncentracijos gradientu, tačiau jos taip pat turi pereiti membraną per specializuotas transporto kanalai pagamintas iš baltymų.
Difuzija vyksta tol, kol pasiekiama pusiausvyros koncentracija. Šiuo metu molekulės palieka regioną tik iki aktyvus transportas mechanizmai, varomi ATP, arba adenozino trifosfatas - ląstelių „energijos valiuta“.
Difuzijos pliusai ir minusai
Iš pliuso pusės, difuzijos procesas yra „nemokamas“, palyginti su kitomis transporto formomis, nes jam nereikia energijos. Tai yra didelis turtas, turint omenyje tai, kad biologinėse sistemose efektyvumas yra nepaprastai pageidaujamas, o energija, kaip ir „makro“ pasaulyje, yra aukščiausio lygio.
Apatinė difuzijos pusė yra tai, kad akivaizdžiai nepakanka judinti medžiagas koncentracijos gradientu aukštyn, ir tai nėra sunku įsivaizduoti scenarijus, kai molekulės reikalingos ląstelės viduje, nepaisant to, kad šių medžiagų koncentracija viduje jau yra didesnė nei lauke. Dažniau tokios medžiagos turi būti perkeltos per elektrocheminis gradientas.
Tai yra kitokia fizinė pasipriešinimo forma, tačiau ją įveikti gali tik ATP investicija. Tai daroma naudojant membraninius „siurblius“, kurie nuolat kovoja su jų darbui prieštaraujančio elektrocheminio gradiento banga.