Tartalom
DiffusionA "biokémiai" kifejezés azon folyamatok egyikére utal, amelyek során a molekulák mozoghatnak a sejtekbe és a sejtekből a plazmamembránon keresztül, vagy a sejten keresztüli membránokon keresztül, például a nukleáris membránon vagy a mitokondriumokat körülvevő membránon keresztül.
Gondolj a diffúzióra mint "sodródó" mozgásra. Bár egy véletlenszerű és irányítatlan folyamatra utal, és amely nem igényel energiát, az egy szabályt követi: a részecskék mozognak a nagyobb koncentrációjú területektől az alacsonyabb koncentrációs területekig, még akkor is, ha az egyes molekulák szabadon mozoghatnak minden irányba.
A kémiai színátmenetek megértése
Mit jelent az, ha valaki elmozdul egy magas koncentrációjú régióról az alacsony koncentrációjú régióra? Először is tudnunk kell, hogy mit jelent a "koncentráció" ebben az összefüggésben. Az idő nagy részében a koncentráció a molekulák mennyiségére vonatkozik, térfogat egységenként (például milliliter vagy ml).
Gondoljon arra, hogy mi történik, amikor egy üveg narancslevet vesz az üvegből vagy a dobozból. Valószínű, hogy az italt édesnek tekinti, mert a lé magas cukortartalma meghaladja a rendszerében lévő folyadékok koncentrációját.
Ha azonban a levet sima vízzel elegyíti úgy, hogy a kapott oldat minden rész 1 részre 10 rész vizet tartalmaz, várjon néhány percet, és még egy kortyot vegyen, akkor a folyadékot hígítottnak fogja tekinteni, mivel ez most alacsonyabb koncentrációban van - legalábbis kevésbé koncentrált, mint a testnedve.
Mivel a lében lévő cukormolekulák hajlamosak keveredni a vízmolekulákkal, amíg a cukorkoncentráció az oldat egészében egyenlő lesz, azt mondják, hogy a diffúzió az egyensúly irányában zajlik.
Fontos szempont, hogy az egyensúly nem azt jelenti, hogy abbahagyják a molekulák mozgását, hanem inkább azt, hogy a molekulák mozgása valódi véletlenszerűségi pontot ért el, mivel minden koncentrációs gradienst kiküszöböltek.
A diffúzió folyamata
Míg egyes anyagok egyszerűen diffundálhatnak a sejtmembránokon, amikor a koncentráció-gradiens ezt támogatja, mások túlságosan nagyok ahhoz, hogy a membránban lévő foszfolipid molekulák között képesek legyenek, vagy olyan nettó elektromos töltést hordoznak, amely ellenzi a mozgást.
A plazmamembrán tehát a félig áteresztő membrán: A kicsi, nem töltött molekulák, mint például a víz (H2O) és a szén-dioxid (CO2), egyszerűen átfolyhatnak a folyón, míg mások segítségre szorulnak, vagy nem képesek egyenesen átjutni a membránon.
Egyszerű diffúzió pontosan így hangzik - a molekulák egy membránon keresztüli mozgása a koncentráció-gradiens alatt úgy, mintha a membrán valójában nem lenne ott. Ban ben megkönnyítette diffúzióazonban olyan anyagok, mint a ionok (feltöltött részecskék) lefelé mozognak a koncentráció-gradiensen, de nekik is át kell haladniuk a membránon keresztül speciálisan szállítási csatornák fehérjéből készült.
A diffúzió addig folytatódik, amíg el nem éri az egyensúlyi koncentrációt. Ezen a ponton a molekulák általában csak az ATP vagy adenozin-trifoszfát - a sejtek "energia pénzneme" - az adenozin-trifoszfát - által táplált aktív szállító mechanizmusok révén hagyják el a régiót.
A diffúzió előnyei és hátrányai
Ráadásul a diffúziós folyamat "ingyenes" a többi szállítási formához képest, mivel nem igényel energiát. Ez jelentős előnyt jelent, mivel a biológiai rendszerekben és a nagy hatékonyságban rendkívül kívánatos a hatékonyság, ugyanúgy, mint a "makro" világban, prémium.
A diffúzió alsó oldala az, hogy nyilvánvalóan nem elegendő az anyagok mozgatása a koncentráció-gradiensen felfelé, és nem nehéz elképzelni azt a forgatókönyvet, amelyben molekulákra lenne szükség egy sejtben, annak ellenére, hogy ezeknek az anyagoknak a belső koncentrációja már magasabb, mint a kívül. Gyakrabban az ilyen anyagokat át kell szállítani egy elektrokémiai gradiens.
Ez az ellenállás más fizikai formája, de az, amelyet csak az ATP beruházása képes legyőzni. Ezt membrán "szivattyúk" segítségével hajtják végre, amelyek folyamatosan harcolnak az elektrokémiai gradiens dagályával, amely ellenzi a munkájukat.