Difuzie, în biochimie, se referă la unul dintre multele procese prin care moleculele se pot deplasa în și din celule prin plasmă membrana sau membranele încrucișate din interiorul celulei, cum ar fi membrana nucleară sau membrana care cuprinde mitocondrii.
Gândiți-vă la difuziune ca la o mișcare „în derivă”. În timp ce se referă la un proces aleatoriu și neguidat și unul care nu necesită o intrare de energie, acesta urmează o regulă: particulele se mișcă de la zone cu concentrație mai mare la zone cu concentrație mai mică, chiar dacă moleculele individuale sunt libere să se deplaseze în toate direcțiile.
Înțelegerea gradienților chimici
Ce înseamnă pentru ceva să treci de la o regiune cu concentrație mare la una cu concentrație scăzută? În primul rând, este necesar să știm ce înseamnă „concentrare” în acest context. De cele mai multe ori, concentrația se referă la numărul de molecule pe unitate de volum (de exemplu, mililitri sau ml).
Gândiți-vă la ce se întâmplă când luați o băutură de suc de portocale din sticlă sau cutie. Șansele sunt că percepeți băutura ca fiind dulce, deoarece concentrația mare de zahăr din suc o depășește pe cea a fluidelor din sistemul dumneavoastră.
Cu toate acestea, dacă amestecați sucul cu apă simplă, astfel încât soluția rezultată să conțină 10 părți de apă pentru fiecare parte de suc, așteptați câteva minute și mai luați o înghițitură, veți percepe fluidul ca fiind diluat, deoarece acum este la o concentrație mai mică - mai puțin concentrată, în orice caz, decât corpul dumneavoastră lichide.
Deoarece moleculele de zahăr din suc tind să se amestece cu moleculele de apă până la concentrație de zahăr este egal pe toată soluția, se spune că difuzia are loc în direcția echilibru.
Important, echilibrul nu înseamnă o încetare a mișcării moleculelor, ci mai degrabă faptul că mișcarea moleculelor a atins un punct aleatoriu adevărat, deoarece toate gradienți de concentrație au fost eliminate.
Procesul de difuzare
În timp ce unele substanțe se pot difuza pur și simplu membrane celulare atunci când gradientul de concentrație favorizează acest lucru, alții sunt prea mari pentru a ajunge între moleculele de fosfolipide din membrană sau poartă o sarcină electrică netă care se opune mișcării lor.
Membrana plasmatică este astfel o membrană semi-permeabilă: Moleculele mici, neîncărcate, cum ar fi apa (H2O) și dioxidul de carbon (CO2), pot pur și simplu să șerpuiască, în timp ce altele necesită ajutor sau sunt incapabile să traverseze membrana direct.
Difuzie simplă este exact cum sună - mișcarea moleculelor pe o membrană pe un gradient de concentrație ca și cum membrana nu ar fi, de fapt, acolo. În facilitatdifuziecu toate acestea, substanțe precum ioni (particulele încărcate) se deplasează în jos un gradient de concentrație, dar trebuie, de asemenea, să traverseze membrana prin specializare canale de transport din proteine.
Difuzarea tinde să se desfășoare până la atingerea concentrației de echilibru. În acest moment, moleculele tind să părăsească regiunea doar cu transport activ mecanisme alimentate de ATP sau adenozin trifosfat - „moneda energetică” a celulelor.
Pro și contra de difuzare
În plus, procesul de difuzie este „liber” în comparație cu alte forme de transport în sensul că nu necesită energie. Acesta este un atu major, având în vedere că eficiența este extrem de dorită în sistemele biologice, iar energia, la fel ca în lumea „macro”, este la un nivel superior.
Partea de jos a difuziei este că este evident insuficientă pentru a muta substanțele într-un gradient de concentrație și nu este dificil de imaginat un scenariu în care sunt necesare molecule în interiorul unei celule, în ciuda unei concentrații deja mai mari a acestor substanțe în interior decât în in afara. Mai des, astfel de substanțe trebuie deplasate peste un gradient electrochimic.
Aceasta este o formă fizică diferită de rezistență, dar este una pe care doar o investiție de ATP o poate depăși. Acest lucru se face folosind „pompe” cu membrană care luptă continuu cu valul gradientului electrochimic care se opune muncii lor.