Дифузія, в біохімія, відноситься до одного з багатьох процесів, за допомогою якого молекули можуть переміщатися в клітини та виходити з них через плазму мембрана або поперечні мембрани всередині клітини, такі як ядерна мембрана або мембрана, яка закриває мітохондрії.
Подумайте про дифузію як про «дрейфуючий» рух. Хоча мова йде про випадковий і некерований процес, який не вимагає введення енергії, він дотримується одного правила: частинки рухаються від районів з більшою концентрацією до районів з меншою концентрацією, навіть тоді як окремі молекули можуть вільно рухатись у всіх напрямках.
Розуміння хімічних градієнтів
Що означає для чогось переміщення з області високої концентрації в область низької концентрації? По-перше, необхідно знати, що в цьому контексті означає «концентрація». Здебільшого концентрація стосується кількості молекул в одиниці об’єму (наприклад, мілілітрів або мл).
Подумайте, що відбувається, коли ви приймаєте напій апельсинового соку з пляшки або коробки. Швидше за все, ви сприймаєте напій як солодкий, оскільки висока концентрація цукру в соку перевищує концентрацію рідини у вашій системі.
Однак якщо ви змішуєте сік із звичайною водою так, щоб отриманий розчин містив 10 частин води на кожну 1 частину соку, почекайте кілька хвилин і зробіть ще один ковток, ви сприймете рідину як розбавлену, тому що вона зараз має нижчу концентрацію - менш концентровану, у будь-якому випадку, ніж ваше тіло рідини.
Оскільки молекули цукру в соку, як правило, змішуються з молекулами води до концентрації цукру дорівнює у всьому розчині, кажуть, що дифузія відбувається в напрямку рівновагу.
Важливо, що рівновага означає не припинення руху молекул, а скоріше те, що рух молекул досяг точки справжньої випадковості, оскільки всі градієнти концентрації були ліквідовані.
Процес дифузії
Хоча деякі речовини можуть просто дифузувати поперек клітинні мембрани коли градієнт концентрації сприяє цьому, інші занадто великі, щоб потрапити між молекулами фосфоліпідів у мембрані, або вони несуть чистий електричний заряд, який протистоїть їх руху.
Таким чином, плазматична мембрана є напівпроникна мембрана: Невеликі незаряджені молекули, такі як вода (H2O) та вуглекислий газ (CO2), можуть просто звиватися, тоді як інші потребують допомоги або не можуть пройти мембрану.
Проста дифузія це саме те, як це звучить - рух молекул через мембрану вниз по градієнту концентрації так, ніби мембрани насправді там немає. В полегшенийдифузіяоднак такі речовини, як іони (заряджені частинки) рухаються вниз по градієнту концентрації, але вони також повинні перетинати мембрану через спеціалізовані транспортні канали виготовлений з білка.
Дифузія має тенденцію тривати до досягнення рівноважної концентрації. На даний момент молекули, як правило, залишають регіон лише активний транспорт механізми, що живляться від АТФ, або аденозинтрифосфат - "валюта енергії" клітин.
Плюси та мінуси дифузії
Позитивною стороною є те, що процес дифузії "безкоштовний" у порівнянні з іншими видами транспорту, оскільки він не потребує енергії. Це є головним активом, враховуючи, що ефективність надзвичайно бажана в біологічних системах та енергетиці, так само, як і в "макросвітньому" світі.
Нижня сторона дифузії полягає в тому, що очевидно недостатньо переміщати речовини вгору за градієнтом концентрації, і це не важко уявити сценарій, коли молекули потрібні всередині клітини, незважаючи на і без того більшу концентрацію цих речовин всередині, ніж у клітині зовні. Частіше такі речовини повинні переміщуватися через електрохімічний градієнт.
Це інша фізична форма опору, але це та, яку може подолати лише інвестиція АТФ. Це робиться за допомогою мембранних "насосів", які постійно борються з електрохімічним градієнтом, який протистоїть їх роботі.