Difūzija, iekš bioķīmija, attiecas uz vienu no daudziem procesiem, kuru laikā molekulas caur plazmu var pārvietoties šūnās un no tām membrāna vai šķērsmembrānas šūnā, piemēram, kodola membrāna vai apvalka membrāna mitohondrijos.
Domājiet par difūziju kā par "dreifējošu" kustību. Lai gan tas attiecas uz nejaušu un nevadāmu procesu un tādu, kuram nav nepieciešama enerģijas ievadīšana, tas ievēro vienu noteikumu: Daļiņas pārvietojas no augstākas koncentrācijas apgabaliem līdz zemākas koncentrācijas apgabaliem, pat ja atsevišķas molekulas var brīvi pārvietoties visos virzienos.
Izpratne par ķīmiskajiem gradientiem
Ko tas nozīmē, ka kaut kas pāriet no reģiona ar augstu koncentrāciju uz reģionu ar zemu koncentrācijas līmeni? Pirmkārt, ir jāzina, ko šajā kontekstā nozīmē "koncentrēšanās". Lielāko daļu laika koncentrācija attiecas uz molekulu skaitu tilpuma vienībā (piemēram, mililitros vai ml).
Padomājiet par to, kas notiek, kad no pudeles vai kastītes ņem dzērienu apelsīnu sulas. Iespējams, ka jūs uztverat dzērienu kā saldu, jo augsta cukura koncentrācija sulā pārsniedz jūsu sistēmā esošo šķidrumu koncentrāciju.
Tomēr, ja jūs sajaucat sulu ar tīru ūdeni tā, lai iegūtais šķīdums uz katru 1 sulas daļu satur 10 daļas ūdens, pagaidiet dažas minūtes un iedzer vēl vienu malku, tu uztversi šķidrumu kā atšķaidītu, jo tas tagad ir zemākā koncentrācijā - katrā ziņā mazāk koncentrēts nekā tavs ķermenis šķidrumi.
Tā kā sulā esošās cukura molekulas mēdz sajaukties ar ūdens molekulām līdz koncentrācijai cukura ir vienāds visā šķīdumā, tiek teikts, ka difūzija notiek līdzsvars.
Svarīgi, ka līdzsvars nenozīmē molekulu kustības pārtraukšanu, bet gan to, ka molekulu kustība ir sasniegusi patiesas nejaušības punktu, jo visi koncentrācijas gradienti ir likvidētas.
Difūzijas process
Kaut arī dažas vielas var vienkārši izkliedēties šūnu membrānas kad koncentrācijas gradients tam dod priekšroku, citi ir pārāk lieli, lai to izveidotu starp membrānā esošajām fosfolipīdu molekulām, vai arī viņiem ir tīrs elektriskais lādiņš, kas ir pretrunā to kustībai.
Tādējādi plazmas membrāna ir a puscaurlaidīga membrāna: Mazas, neuzlādētas molekulas, piemēram, ūdens (H2O) un oglekļa dioksīds (CO2), var vienkārši līkumot cauri, turpretī citām nepieciešama palīdzība vai tās nespēj šķērsot membrānu tieši.
Vienkārša difūzija ir tieši tā, kā izklausās - molekulu kustība pa membrānu lejup pa koncentrācijas gradientu tā, it kā membrānas faktiski nebūtu. In atvieglotadifūzija, tomēr tādas vielas kā joni (uzlādētas daļiņas) pārvietojas lejup pa koncentrācijas gradientu, bet tām arī jāšķērso membrāna caur specializētām transporta kanāliem izgatavots no olbaltumvielām.
Difūzijai ir tendence turpināties, līdz tiek sasniegta līdzsvara koncentrācija. Šajā brīdī molekulas mēdz atstāt reģionu tikai līdz aktīvs transports - mehānismus, ko darbina ATP, vai adenozīna trifosfāts - šūnu "enerģijas valūta".
Difūzijas plusi un mīnusi
Pozitīvi ir tas, ka difūzijas process ir "bezmaksas" salīdzinājumā ar citiem transporta veidiem, jo tam nav nepieciešama enerģija. Tā ir galvenā priekšrocība, ņemot vērā, ka efektivitāte ir ārkārtīgi vēlama bioloģiskajās sistēmās, un enerģētika, tāpat kā "makro" pasaulē, ir par augstāko cenu.
Difūzijas apakšējā puse ir tā, ka acīmredzami nepietiek, lai pārvietotu vielas uz augšu koncentrācijas gradientā, un to nav grūti iedomāties scenārijs, kurā molekulas ir nepieciešamas šūnas iekšienē, neskatoties uz jau augstāku šo vielu koncentrāciju iekšpusē nekā ārā. Biežāk šādas vielas jāpārvieto pāri elektroķīmiskais gradients.
Šī ir atšķirīga pretestības fiziskā forma, taču to var pārvarēt tikai ATP ieguldījums. Tas tiek darīts, izmantojot membrānas "sūkņus", kas nepārtraukti cīnās ar elektroķīmiskā gradienta plūdmaiņu, kas pretojas viņu darbam.