Зміст
Дифузіяв біохімії стосується одного з багатьох процесів, за допомогою яких молекули можуть переміщуватися в клітини та виходити з них через плазматичну мембрану або перехресні мембрани всередині клітини, такі як ядерна мембрана або мембрана, що закриває мітохондрії.
Подумайте про дифузію як про «дрейфуючий» рух. Хоча це стосується випадкового і некерованого процесу, і такого, який не потребує введення енергії, він дотримується одного правила: Частинки рухаються від областей підвищеної концентрації до областей нижчої концентрації, навіть поки окремі молекули можуть вільно рухатися в усіх напрямках.
Розуміння хімічних градієнтів
Що означає щось перейти з області високої концентрації в область низької концентрації? По-перше, слід знати, що означає «концентрація» в цій конфігурації. Більшу частину часу концентрація стосується кількості молекул на одиницю об'єму (наприклад, мілілітрів або мл).
Подумайте, що станеться, коли ви вип'єте апельсиновий сік з пляшки або коробки. Цілком ймовірно, що ви сприймаєте напій як солодкий, оскільки висока концентрація цукру в соку перевищує концентрацію рідини у вашій системі.
Однак якщо ви змішаєте сік із звичайною водою, щоб отриманий розчин містив 10 частин води на кожні 1 частину соку, зачекайте кілька хвилин, і випийте ще один ковток, ви сприймете рідину як розріджену, оскільки вона зараз у меншій концентрації - менш концентрований, у будь-якому випадку, ніж ваші рідини організму.
Оскільки молекули цукру в соку мають тенденцію змішуватися з молекулами води до тих пір, поки концентрація цукру не буде рівною в усьому розчині, говорять про те, що дифузія відбувається в напрямку рівноваги.
Важливо, що рівновага не означає припинення руху молекули, а навпаки, що рух молекул досяг точки справжньої випадковості, оскільки всі градієнти концентрації були усунені.
Процес дифузії
Хоча деякі речовини можуть просто дифундувати по клітинних мембранах, коли градієнт концентрації сприяє цьому, інші занадто великі, щоб зробити його між фосфоліпідними молекулами в мембрані або вони несуть чистий електричний заряд, який протистоїть їх руху.
Таким чином, плазматична мембрана є напівпроникна мембрана: Невеликі незаряджені молекули, такі як вода (Н2О) та вуглекислий газ (СО2), можуть просто меандруватися наскрізь, тоді як іншим потрібна допомога або неможливо перейти мембрану прямо.
Проста дифузія саме так це звучить - рух молекул по мембрані вниз по градієнту концентрації так, ніби мембрана насправді там не там. В полегшено дифузіяпроте, 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. У цей момент молекули, як правило, залишають область лише діючими транспортними механізмами, що живляться АТФ, або аденозинтрифосфатом - "енергетичною валютою" клітин.
Плюси і мінуси дифузії
З іншого боку, процес дифузії є "безкоштовним" порівняно з іншими видами транспорту, оскільки він не потребує енергії. Це головне надбання, враховуючи те, що ефективність надзвичайно бажана в біологічних системах, а енергетика, як і в «макро» світі, перемагає.
Нижньою стороною дифузії є те, що, очевидно, недостатньо для переміщення речовин до градієнта концентрації, і не важко передбачити сценарій, коли молекули потрібні всередині клітини, незважаючи на вже більшу концентрацію цих речовин всередині, ніж у зовні. Частіше такі речовини повинні переміщуватися через електрохімічний градієнт.
Це інша фізична форма опору, але така, яку може подолати лише інвестиція АТФ. Це робиться за допомогою мембранних «насосів», які постійно борються з відливом електрохімічного градієнта, який протистоїть їх роботі.