Sadržaj
difuzija, u biokemiji, odnosi se na jedan od mnogih procesa pomoću kojih se molekule mogu kretati u stanicu i izvan nje kroz plazma membranu ili križne membrane unutar stanice, kao što je nuklearna membrana ili membrana koja zatvara mitohondrije.
Pomislite na difuziju kao na "plutajući" pokret. Iako se odnosi na slučajni i neobrađeni proces, i onaj koji ne zahtijeva unos energije, ipak slijedi jedno pravilo: Čestice se kreću od područja veće koncentracije do područja niže koncentracije, čak i dok se pojedine molekule mogu slobodno kretati u svim smjerovima.
Razumijevanje kemijskih gradijenata
Što znači da se nešto prebaci iz područja visoke koncentracije u područje male koncentracije? Prvo, potrebno je znati što u ovom smislu znači "koncentracija". Većinu vremena koncentracija se odnosi na broj molekula po jedinici volumena (npr. Mililitra ili ml).
Zamislite što se događa kad popijete piće soka od naranče iz boce ili kartona. Velike su šanse da piće doživljavate kao slatko jer visoka koncentracija šećera u soku premašuje onu tekućine u vašem sustavu.
Međutim, ako miješate sok s običnom vodom tako da rezultirajuća otopina sadrži 10 dijelova vode na svaki sok od 1 dijela, pričekajte nekoliko minuta i popijte još jedan gutljaj, primijetit ćete kako je tekućina razrijeđena, jer je sada u nižoj koncentraciji - manje koncentrirana, u svakom slučaju, od tjelesnih tekućina.
Budući da se molekule šećera u soku često miješaju s molekulama vode dok koncentracija šećera ne bude jednaka u cijeloj otopini, kaže se da difuzija dolazi u smjeru ravnoteže.
Važno je da ravnoteža ne znači prestanak kretanja molekula, već da je kretanje molekula dostiglo točku stvarne slučajnosti jer su uklonjeni svi gradijenti koncentracije.
Proces difuzije
Dok neke tvari mogu jednostavno difundirati kroz stanične membrane kada je koncentracija gradijenta pogodna, druge su prevelike da bi se mogle naći između fosfolipidnih molekula u membrani ili ako nose neto električni naboj koji se suprotstavlja njihovom kretanju.
Tako je plazma membrana a polupropusna membrana: Male, neispunjene molekule poput vode (H2O) i ugljičnog dioksida (CO2) mogu se jednostavno pomicati, dok je drugima potrebna pomoć ili nisu u mogućnosti da prelaze membranu ravno.
Jednostavna difuzija upravo tako zvuči - kretanje molekula kroz membranu dolje prema koncentracijskom gradijentu kao da membrana u stvari nije tamo. U olakšana difuzijameđutim, tvari poput ioni (nabijene čestice) kreću se niz koncentracijski gradijent, ali također moraju preći membranu kroz specijalizirane transportni kanali napravljen od proteina.
Difuzija se nastavlja sve dok se ne postigne ravnotežna koncentracija. U ovom trenutku, molekule teže napuštaju regiju samo aktivnim transportnim mehanizmima koje pokreće ATP, ili adenosin trifosfat - "energetska valuta" stanica.
Za i protiv difuzije
Sa pozitivne strane, postupak difuzije je "besplatan" u usporedbi s drugim oblicima transporta jer ne zahtijeva energiju. Ovo je glavna prednost s obzirom na to da je učinkovitost biološki poželjna u biološkim sustavima, a energija je jednako kao iu "makro" svijetu vrhunska.
Donja strana difuzije je ta da je očito nedovoljno za pomicanje tvari prema koncentracijskom gradijentu i nije teško zamisliti scenarij u kojem su molekule potrebne u stanici unatoč većoj koncentraciji tih tvari iznutra nego u unutrašnjosti vani. Češće se takve tvari moraju premjestiti preko elektrokemijski gradijent.
Ovo je drugačiji fizički oblik otpora, ali onaj koji samo ulaganje ATP-a može svladati. To se provodi pomoću membranskih "pumpi" koje se kontinuirano bore protiv plime elektrokemijskog gradijenta koji se suprotstavlja njihovom radu.