Съдържание
дифузияв биохимията се отнася до един от многото процеси, чрез които молекулите могат да се движат в и извън клетките през плазмената мембрана или кръстосани мембрани в клетката, като например ядрената мембрана или мембраната, която загражда митохондриите.
Мислете за дифузията като за „плаващо“ движение. Макар да се отнася до случаен и неуправляем процес и този, който не изисква въвеждане на енергия, той следва едно правило: частиците се движат от области с по-висока концентрация до области с по-ниска концентрация, дори докато отделните молекули са свободни да се движат във всички посоки.
Разбиране на химичните градиенти
Какво означава нещо да премине от регион с висока концентрация в един с ниска концентрация? Първо, е необходимо да се знае какво означава "концентрация" в този конфликт. През повечето време концентрацията се отнася до броя на молекулите на единица обем (например милилитри или ml).
Помислете какво се случва, когато вземете питие портокалов сок от бутилката или картонената опаковка. Шансовете са, че възприемате напитката като сладка, защото високата концентрация на захар в сока надвишава тази на течностите във вашата система.
Ако обаче смесите сока с обикновена вода, така че полученият разтвор съдържа 10 части вода за всеки сок от 1 част, изчакайте няколко минути и отпийте още една глътка, ще почувствате течността като разредена, тъй като сега е в по-ниска концентрация - по-малко концентрирана, във всеки случай, отколкото телесните ви течности.
Тъй като молекулите захар в сока са склонни да се смесват с молекулите на водата, докато концентрацията на захар е равна в целия разтвор, се казва, че дифузията се случва в посока на равновесие.
Важното е, че равновесието не означава прекратяване на движението на молекулата, а по-скоро, че движението на молекулите е достигнало точка на истинска случайност, защото всички градиенти на концентрацията са елиминирани.
Процесът на дифузия
Докато някои вещества могат просто да дифундират в клетъчните мембрани, когато концентрационният градиент благоприятства това, други са твърде големи, за да го направят между фосфолипидните молекули в мембраната или носят нетен електрически заряд, който се противопоставя на тяхното движение.
Следователно плазмената мембрана е a полупропусклива мембрана: Малки, незаредени молекули като вода (H2O) и въглероден диоксид (CO2) могат просто да се променят, докато други се нуждаят от помощ или не могат да преминат мембраната направо.
Проста дифузия точно така звучи - движението на молекулите през мембрана надолу по градиент на концентрация, сякаш мембраната в действителност не е там. в улеснено дифузия, обаче, вещества като йони (заредени частици) се движат надолу по градиент на концентрация, но те също трябва да преминават през мембраната чрез специализирани транспортни канали направени от протеин.
Дифузията има тенденция да продължи, докато се достигне равновесна концентрация. В този момент молекулите са склонни да напускат региона само чрез активни транспортни механизми, задвижвани от АТФ, или аденозин трифосфат - „енергийната валута“ на клетките.
Плюсовете и минусите на дифузията
От плюс, дифузионният процес е "безплатен" в сравнение с други форми на транспорт, тъй като не изисква енергия. Това е основно предимство, като се има предвид, че ефективността е изключително желателна в биологичните системи и енергията, също както в света на макросите, е с най-висока печалба.
Долната страна на дифузията е, че очевидно е недостатъчно да се движат веществата нагоре към концентрационен градиент и не е трудно да се предвиди сценарий, при който молекулите са необходими в клетката, въпреки вече по-високата концентрация на тези вещества отвътре, отколкото във вътрешността отвън. По-често такива вещества трябва да бъдат преместени през едно електрохимичен градиент.
Това е различна физическа форма на съпротива, но тази, която само инвестиция на ATP може да преодолее. Това става с помощта на мембранни „помпи“, които непрекъснато се борят с прилива на електрохимичния градиент, който се противопоставя на тяхната работа.