Диффузия, в биохимия, относится к одному из многих процессов, посредством которых молекулы могут перемещаться в клетки и выходить из них через плазму. мембрана или поперечные мембраны внутри клетки, такие как ядерная мембрана или мембрана, которая окружает митохондрии.
Думайте о диффузии как о «дрейфующем» движении. Хотя это относится к случайному и неуправляемому процессу, который не требует ввода энергии, он следует одному правилу: частицы движутся. из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрацией, даже если отдельные молекулы могут двигаться во всех направлениях.
Понимание химических градиентов
Что означает переход чего-либо из области высокой концентрации в область низкой концентрации? Во-первых, необходимо знать, что в данном контексте означает «концентрация». В большинстве случаев под концентрацией понимается количество молекул в единице объема (например, миллилитры или мл).
Подумайте, что произойдет, если вы выпьете апельсиновый сок из бутылки или коробки. Скорее всего, вы воспринимаете напиток как сладкий, потому что высокая концентрация сахара в соке превышает концентрацию жидкости в вашем организме.
Однако, если вы смешаете сок с простой водой так, чтобы полученный раствор содержал 10 частей воды на каждую 1 часть сока, подождите несколько минут и сделайте еще один глоток, вы будете воспринимать жидкость как разбавленную, потому что теперь она имеет более низкую концентрацию - во всяком случае, менее концентрированную, чем ваше тело жидкости.
Поскольку молекулы сахара в соке имеют тенденцию смешиваться с молекулами воды до концентрации сахара одинаково во всем растворе, говорят, что диффузия происходит в направлении равновесие.
Важно отметить, что равновесие означает не прекращение движения молекул, а скорее то, что движение молекул достигло точки истинной случайности, потому что все градиенты концентрации были устранены.
Процесс распространения
В то время как некоторые вещества могут просто диффундировать через клеточные мембраны когда этому способствует градиент концентрации, другие слишком велики, чтобы попасть между молекулами фосфолипидов в мембране, или они несут суммарный электрический заряд, который препятствует их движению.
Таким образом, плазматическая мембрана представляет собой полупроницаемая мембрана: Небольшие незаряженные молекулы, такие как вода (H2O) и углекислый газ (CO2), могут просто блуждать, в то время как другим требуется помощь или они не могут сразу пересечь мембрану.
Простая диффузия это именно то, на что это похоже - движение молекул через мембрану вниз по градиенту концентрации, как если бы мембраны фактически не было. В облегченораспространениеоднако такие вещества, как ионы (заряженные частицы) движутся вниз по градиенту концентрации, но они также должны пересекать мембрану через специализированные транспортные каналы из белка.
Диффузия имеет тенденцию продолжаться до тех пор, пока не будет достигнута равновесная концентрация. В этот момент молекулы стремятся покинуть область только на активный транспорт механизмы с питанием от АТФ, или аденозинтрифосфат - «энергетическая валюта» клеток.
Плюсы и минусы диффузии
С другой стороны, процесс диффузии «бесплатный» по сравнению с другими видами транспорта в том, что он не требует энергии. Это главное преимущество, учитывая, что эффективность в биологических системах чрезвычайно желательна, а энергия, как и в «макро» мире, стоит на первом месте.
Обратной стороной диффузии является то, что ее явно недостаточно для перемещения веществ вверх по градиенту концентрации, и нетрудно представить себе сценарий, при котором молекулы необходимы внутри клетки, несмотря на уже более высокую концентрацию этих веществ внутри, чем на за пределами. Чаще такие вещества необходимо перемещать через электрохимический градиент.
Это другая физическая форма сопротивления, но ее можно преодолеть только вложением АТФ. Это делается с помощью мембранных «насосов», которые постоянно борются с волной электрохимического градиента, препятствующего их работе.