Vsebina
Difuzijase v biokemiji nanaša na enega od mnogih postopkov, s pomočjo katerih se molekule lahko premikajo v celice in iz njih skozi plazemsko membrano ali križne membrane znotraj celice, na primer jedrsko membrano ali membrano, ki obdaja mitohondrije.
Razmišljajte o difuziji kot o "premikajočem" gibanju. Medtem ko se nanaša na naključni in ne vodeni proces in tisti, ki ne potrebuje vnosa energije, se drži enega pravila: delci se premikajo od območij z višjo koncentracijo do območij z nižjo koncentracijo, čeprav se posamezne molekule lahko prosto gibljejo v vseh smereh.
Razumevanje kemijskih snovi
Kaj pomeni, da se nekaj premakne iz območja visoke koncentracije v eno z nizko koncentracijo? Najprej je treba vedeti, kaj pomeni "koncentracija" v tem smislu. Večino časa se koncentracija nanaša na število molekul na enoto prostornine (npr. Mililitrov ali ml).
Pomislite, kaj se zgodi, ko vzamete pijačo pomarančnega soka iz plastenke ali škatle. Mogoče je, da pijačo dojemate kot sladko, saj visoka koncentracija sladkorja v soku presega koncentracijo tekočin v vašem sistemu.
Če pa mešate sok z navadno vodo, tako da nastala raztopina vsebuje 10 delov vode za vsak en del soka, počakajte nekaj minut in popijte še en požirek, boste tekočino zaznali kot razredčeno, ker je zdaj v nižji koncentraciji - manj koncentrirana, kot je vaša telesna tekočina.
Ker se molekule sladkorja v soku mešajo z molekulami vode, dokler koncentracija sladkorja v celotni raztopini ni enaka, rečemo, da se difuzija pojavi v smeri ravnotežja.
Pomembno je, da ravnotežje ne pomeni prenehanja gibanja molekul, temveč, da je gibanje molekul doseglo točko prave naključnosti, ker so bili odstranjeni vsi koncentracijski gradienti.
Proces difuzije
Medtem ko nekatere snovi lahko preprosto razpršijo po celičnih membranah, kadar koncentracijski gradient to daje prednost, so druge prevelike, da bi se med membranami fosfolipidov v membrani znašle ali pa imajo električni naboj, ki nasprotuje njihovemu gibanju.
Plazemska membrana je torej a polprepustna membrana: Majhne, napolnjene molekule, kot sta voda (H2O) in ogljikov dioksid (CO2), lahko preprosto zavijejo skozi druge, medtem ko druge potrebujejo pomoč ali ne morejo prestopiti preko membrane.
Preprosta difuzija natanko tako zveni - gibanje molekul skozi membrano navzdol po koncentracijskem gradientu, kot da membrana dejansko ni tam. V olajšan difuzijapa snovi, kot so ioni (nabito delci) se gibljejo navzdol po koncentracijskem gradientu, vendar morajo tudi skozi specializirano prečkati membrano transportne poti narejena iz beljakovin.
Difuzija teži, dokler se ne doseže ravnotežna koncentracija. Na tej točki molekule zapustijo regijo le aktivni transportni mehanizmi, ki jih poganja ATP, ali adenozin trifosfat - "energijska valuta" celic.
Prednosti in slabosti razpršenosti
Po drugi strani je difuzijski postopek "brezplačen" v primerjavi z drugimi oblikami prevoza, saj ne potrebuje energije. To je glavna prednost, saj je učinkovitost bioloških sistemov izredno zaželena, energija, tako kot v "makro" svetu, je na višku.
Spodnja stran difuzije je, da očitno ni dovolj, da se snovi premikajo po koncentracijskem gradientu in ni težko zamisliti scenarija, v katerem so molekule potrebne znotraj celice kljub že večji koncentraciji teh snovi v notranjosti kot v zunaj. Pogosteje je treba takšne snovi premikati čez oz elektrokemični gradient.
To je drugačna fizična oblika upora, toda takšna, ki jo lahko premaga le naložba ATP. To se naredi z membranskimi "črpalkami", ki se nenehno borijo proti plinu elektrokemičnega gradienta, ki nasprotuje njihovemu delu.