Difuzija, v biokemije, se nanaša na enega od mnogih procesov, s pomočjo katerih se molekule skozi plazmo lahko premikajo v celice in iz njih membrano ali navzkrižne membrane znotraj celice, kot je jedrska membrana ali membrana, ki jo zapre mitohondrije.
Razmišljajte o difuziji kot o gibanju. Čeprav se nanaša na naključni in ne vodeni postopek in postopek, ki ne zahteva vnosa energije, upošteva eno pravilo: Delci se premikajo od območij z višjo koncentracijo do območij z nižjo koncentracijo, tudi če se posamezne molekule prosto gibljejo v vse smeri.
Razumevanje kemijskih gradientov
Kaj pomeni, da se nekaj premakne iz območja z visoko koncentracijo v območje z nizko koncentracijo? Najprej je treba vedeti, kaj v tem kontekstu pomeni "koncentracija". Največkrat se koncentracija nanaša na število molekul na enoto prostornine (npr. Mililitri ali ml).
Pomislite, kaj se zgodi, ko pijete pomarančni sok iz steklenice ali škatle. Obstaja velika verjetnost, da pijačo dojemate kot sladko, ker visoka koncentracija sladkorja v soku presega koncentracijo tekočin v vašem sistemu.
Če pa sok pomešate z navadno vodo, tako da dobljena raztopina vsebuje 10 delov vode za vsak 1 del soka, počakajte nekaj minut in popijte še en požirek, tekočino boste zaznali kot razredčeno, ker je zdaj v nižji koncentraciji - vsekakor manj koncentrirana kot vaše telo tekočine.
Ker se molekule sladkorja v soku običajno mešajo z molekulami vode do koncentracije sladkorja je v celotni raztopini enako, pravijo, da se difuzija pojavi v smeri ravnotežje.
Pomembno je, da ravnotežje ne pomeni prenehanja gibanja molekul, temveč da je gibanje molekul doseglo točko resnične naključnosti, ker vsi koncentracijski gradienti so bili odpravljeni.
Proces difuzije
Medtem ko se nekatere snovi lahko preprosto razpršijo celične membrane ko je koncentracijski gradient temu naklonjen, so drugi preveliki, da bi se znašli med fosfolipidnimi molekulami v membrani ali pa nosijo električni naboj, ki nasprotuje njihovemu gibanju.
Plazemska membrana je tako a polprepustna membrana: Majhne, nenapolnjene molekule, kot sta voda (H2O) in ogljikov dioksid (CO2), se lahko preprosto vijugajo naprej, medtem ko druge potrebujejo pomoč ali pa ne morejo naravnost prečkati membrane.
Preprosta difuzija je točno tisto, kar se sliši - gibanje molekul po membrani navzdol po koncentracijskem gradientu, kot da membrane v resnici ni tam. V olajšanodifuzijapa snovi, kot so ioni (nabiti delci) se premikajo po koncentracijskem gradientu, vendar morajo membrano prečkati tudi skozi specializirane prometne poti narejen iz beljakovin.
Difuzija ponavadi poteka, dokler ni dosežena ravnotežna koncentracija. V tem trenutku molekule ponavadi zapustijo regijo le aktivni prevoz mehanizmi, ki jih poganja ATP, ali adenozin trifosfat - "energijska valuta" celic.
Prednosti in slabosti difuzije
Pozitivna stran tega je, da je postopek difuzije v primerjavi z drugimi oblikami prevoza "brezplačen", saj ne potrebuje energije. To je glavno bogastvo, saj je učinkovitost v bioloških sistemih in energiji izredno zaželena, tako kot v "makro" svetu, na premijo.
Spodnja stran difuzije je v tem, da očitno premalo premika snovi navzgor po koncentracijskem gradientu in ni težko predvideti scenarij, v katerem so molekule potrebne znotraj celice, kljub že večji koncentraciji teh snovi v notranjosti kot v celici zunaj. Pogosteje je treba take snovi premikati čez elektrokemični gradient.
To je drugačna fizična oblika upora, ki pa jo lahko premaga le naložba ATP. To se naredi z uporabo membranskih "črpalk", ki se nenehno borijo proti plimovanju elektrokemičnega gradienta, ki nasprotuje njihovemu delu.