Содержание
диффузияв биохимии относится к одному из многих процессов, посредством которых молекулы могут перемещаться в клетки и выходить из них через плазматическую мембрану или через мембраны внутри клетки, такие как ядерная мембрана или мембрана, которая охватывает митохондрии.
Думайте о диффузии как о "дрейфующем" движении. Хотя это относится к случайному и неуправляемому процессу, который не требует затрат энергии, он следует одному правилу: частицы движутся из областей с более высокой концентрацией в области с более низкой концентрациейдаже когда отдельные молекулы могут свободно двигаться во всех направлениях.
Понимание химических градиентов
Что означает, что что-то переходит из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией? Во-первых, необходимо знать, что означает «концентрация» в этом контексте. В большинстве случаев концентрация относится к числу молекул на единицу объема (например, миллилитры или мл).
Подумайте о том, что происходит, когда вы пьете апельсиновый сок из бутылки или коробки. Скорее всего, вы воспринимаете напиток как сладкий, потому что высокая концентрация сахара в соке превышает концентрацию жидкости в вашей системе.
Однако, если вы смешаете сок с простой водой, чтобы полученный раствор содержал 10 частей воды на каждую 1 часть сока, подождите несколько минут и сделайте еще один глоток, вы почувствуете, что жидкость разбавлена, потому что теперь она в более низкой концентрации - менее концентрированными, во всяком случае, чем ваши биологические жидкости.
Поскольку молекулы сахара в соке имеют тенденцию смешиваться с молекулами воды до тех пор, пока концентрация сахара во всем растворе не станет равной, говорят, что диффузия происходит в направлении равновесия.
Важно отметить, что равновесие не означает прекращение движения молекул, а скорее означает, что движение молекул достигло точки истинной случайности, поскольку все градиенты концентрации были устранены.
Процесс диффузии
В то время как некоторые вещества могут просто диффундировать через клеточные мембраны, когда градиент концентрации благоприятствует этому, другие слишком велики, чтобы попасть между молекулами фосфолипидов в мембране, или они несут электрический заряд, который противодействует их движению.
Таким образом, плазматическая мембрана полупроницаемая мембранаНебольшие незаряженные молекулы, такие как вода (H2O) и углекислый газ (CO2), могут просто извиваться, в то время как другие нуждаются в помощи или не могут напрямую пересечь мембрану.
Простое распространение это именно то, на что это похоже - движение молекул через мембрану вниз по градиенту концентрации, как если бы мембрана фактически отсутствовала. В облегченный диффузияОднако такие вещества, как ионы (заряженные частицы) движутся вниз по градиенту концентрации, но они также должны пересекать мембрану через специализированные транспортные каналы сделан из белка.
Диффузия имеет тенденцию продолжаться, пока не будет достигнута равновесная концентрация. В этот момент молекулы, как правило, покидают регион только благодаря активным транспортным механизмам, приводимым в действие АТФ или аденозинтрифосфатом - «энергетической валютой» клеток.
Плюсы и минусы диффузии
С положительной стороны, процесс диффузии является «свободным» по сравнению с другими видами транспорта, поскольку он не требует энергии. Это главный актив, учитывая, что эффективность чрезвычайно желательна в биологических системах, а энергия, как и в «макро» мире, стоит на первом месте.
Обратной стороной диффузии является то, что явно недостаточно для перемещения веществ вверх по градиенту концентрации, и нетрудно представить сценарий, в котором молекулы необходимы внутри клетки, несмотря на уже более высокую концентрацию этих веществ внутри, чем внутри клетки. снаружи. Чаще такие вещества должны перемещаться через электрохимический градиент.
Это другая физическая форма сопротивления, но она может преодолеть только инвестиция АТФ. Это делается с помощью мембранных «насосов», которые постоянно борются с течением электрохимического градиента, который противостоит их работе.