Difúzia, v biochémia, označuje jeden z mnohých procesov, pri ktorých sa molekuly môžu plazmou pohybovať do a z buniek membrána alebo krížové membrány v bunke, ako je jadrová membrána alebo membrána, ktorá ich obklopuje mitochondrie.
Myslite na difúziu ako na „unášaný“ pohyb. Aj keď sa jedná o náhodný a neriadený proces, ktorý nevyžaduje prísun energie, riadi sa jedným pravidlom: Častice sa pohybujú z oblastí s vyššou koncentráciou do oblastí s nižšou koncentráciou, aj keď sa jednotlivé molekuly môžu pohybovať všetkými smermi.
Pochopenie chemických gradientov
Čo to znamená, keď sa niečo presunie z oblasti s vysokou koncentráciou do oblasti s nízkou koncentráciou? Najprv je potrebné vedieť, čo v tejto súvislosti znamená „koncentrácia“. Koncentrácia sa väčšinou týka počtu molekúl na jednotku objemu (napr. Mililitrov alebo ml).
Popremýšľajte, čo sa stane, keď si z fľaše alebo škatule vypijete pomarančový džús. Je pravdepodobné, že nápoj vnímate ako sladký, pretože vysoká koncentrácia cukru v džúse prevyšuje hladinu tekutín vo vašom systéme.
Ak však zmiešate šťavu s čistou vodou tak, aby výsledný roztok obsahoval 10 dielov vody na každý 1 diel šťavy, počkajte niekoľko minút a dajte si ďalší dúšok, tekutinu budete vnímať ako zriedenú, pretože tá je teraz v nižšej koncentrácii - v každom prípade menej koncentrovaná ako vaše telo tekutín.
Pretože molekuly cukru v šťave majú tendenciu sa miešať s molekulami vody až do koncentrácie cukru je v celom roztoku rovnaké, hovorí sa, že k difúzii dochádza v smere rovnováha.
Dôležité je, že rovnováha neznamená zastavenie pohybu molekúl, ale skôr to, že pohyb molekúl dosiahol bod skutočnej náhodnosti, pretože všetky koncentračné gradienty boli vylúčené.
Proces difúzie
Zatiaľ čo niektoré látky môžu jednoducho difundovať bunkové membrány keď to uprednostňuje koncentračný gradient, iné sú príliš veľké na to, aby sa dostali medzi molekuly fosfolipidu v membráne, alebo nesú čistý elektrický náboj, ktorý bráni ich pohybu.
Plazmatická membrána je teda a polopriepustná membrána: Malé, nenabité molekuly, ako je voda (H2O) a oxid uhličitý (CO2), sa môžu jednoducho kľukatiť, zatiaľ čo iné vyžadujú pomoc alebo nie sú schopné prejsť cez membránu priamo.
Jednoduchá difúzia je to presne to, čo to znie - pohyb molekúl cez membránu nadol s koncentračným gradientom, akoby tam membrána vlastne nebola. V uľahčenédifúzia, avšak látky ako napr ióny (nabité častice) sa pohybujú nadol v koncentračnom gradiente, ale musia tiež prechádzať cez membránu cez špecializované dopravné kanály vyrobené z bielkovín.
Difúzia má tendenciu pokračovať, kým sa nedosiahne rovnovážna koncentrácia. V tomto okamihu majú molekuly tendenciu opúšťať región iba o aktívna doprava mechanizmy poháňané ATP alebo adenosintrifosfátu - „energetická mena“ buniek.
Klady a zápory difúzie
Pozitívne je, že proces difúzie je v porovnaní s inými formami dopravy „zadarmo“, pretože nevyžaduje energiu. Toto je veľká výhoda, pretože účinnosť je nesmierne žiaduca v biologických systémoch a energia, rovnako ako v „makro“ svete, je prémiová.
Spodnou stranou difúzie je to, že je zjavne nedostatočné na to, aby sa látky dostali do koncentračného gradientu, a nie je ťažké si predstaviť scenár, v ktorom sú molekuly potrebné vo vnútri bunky napriek už vyššej koncentrácii týchto látok vo vnútri ako v bunke vonku. Častejšie sa takéto látky musia premiestňovať cez elektrochemický gradient.
Toto je iná fyzická forma odporu, ale je možné ju prekonať iba investíciou ATP. To sa deje pomocou membránových „púmp“, ktoré neustále bojujú proti prílivu elektrochemického gradientu, ktorý je proti ich práci.