Inhoud
verspreiding, in de biochemie, verwijst naar een van de vele processen waardoor moleculen in en uit cellen kunnen bewegen door het plasmamembraan of dwarsmembranen in de cel, zoals het nucleaire membraan of het membraan dat mitochondriën omsluit.
Zie diffusie als een "afdrijvende" beweging. Hoewel het verwijst naar een willekeurig en ongeleid proces, en een proces dat geen input van energie vereist, volgt het wel één regel: Deeltjes bewegen van gebieden met hogere concentratie naar gebieden met lagere concentratie, zelfs als afzonderlijke moleculen zich in alle richtingen kunnen bewegen.
Chemische gradiënten begrijpen
Wat betekent het voor iets om van een gebied met hoge concentratie naar een gebied met lage concentratie te gaan? Ten eerste is het noodzakelijk om te weten wat "concentratie" in dit verband betekent. Meestal verwijst concentratie naar het aantal moleculen per volume-eenheid (bijv. Milliliter of ml).
Bedenk wat er gebeurt als je een glas sinaasappelsap uit de fles of doos haalt. De kans is groot dat u de drank als zoet ervaart, omdat de hoge concentratie suiker in het sap hoger is dan die van de vloeistoffen in uw systeem.
Als u het sap echter met gewoon water mengt, zodat de resulterende oplossing 10 delen water per 1 deel sap bevat, een paar minuten wacht en nog een slokje neemt, zult u de vloeistof als verdund ervaren, omdat deze zich nu in een lagere concentratie bevindt - in ieder geval minder geconcentreerd dan uw lichaamsvloeistoffen.
Omdat de suikermoleculen in het sap de neiging hebben zich met de watermoleculen te vermengen totdat de suikerconcentratie gelijk is in de oplossing, wordt gezegd dat diffusie optreedt in de richting van het evenwicht.
Belangrijk is dat evenwicht niet een stopzetting van de beweging van de molecule betekent, maar eerder dat de beweging van de moleculen een punt van echte willekeur heeft bereikt omdat alle concentratiegradiënten zijn geëlimineerd.
Het diffusieproces
Terwijl sommige stoffen eenvoudig over celmembranen kunnen diffunderen wanneer de concentratiegradiënt dit begunstigt, zijn andere te groot om het tussen de fosfolipide moleculen in het membraan te maken, of ze dragen een netto elektrische lading die hun beweging tegenwerkt.
Het plasmamembraan is dus een semipermeabel membraan: Kleine, ongeladen moleculen zoals water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) kunnen gewoon door slingeren, terwijl anderen hulp nodig hebben of niet in staat zijn om het membraan volledig te passeren.
Eenvoudige diffusie is precies hoe het klinkt - de beweging van moleculen over een membraan langs een concentratiegradiënt alsof het membraan er in feite niet was. In vergemakkelijkt verspreidingstoffen zoals ionen (geladen deeltjes) gaan een concentratiegradiënt naar beneden, maar ze moeten het membraan ook doorkruisen via gespecialiseerde transportkanalen gemaakt van eiwitten.
Diffusie neigt voort te gaan totdat evenwichtsconcentratie is bereikt. Op dit punt hebben moleculen de neiging het gebied alleen te verlaten door actieve transportmechanismen aangedreven door ATP of adenosinetrifosfaat - de "energievaluta" van cellen.
Voors en tegens van Diffusion
Aan de positieve kant is het diffusieproces "gratis" in vergelijking met andere vormen van transport omdat het geen energie vereist. Dit is een belangrijke troef gezien het feit dat efficiëntie enorm wenselijk is in biologische systemen en energie, net als in de "macro" wereld, een premium is.
De keerzijde van diffusie is dat het duidelijk onvoldoende is om stoffen naar een concentratiegradiënt te verplaatsen, en het is niet moeilijk om een scenario te bedenken waarin moleculen in een cel nodig zijn, ondanks een reeds hogere concentratie van deze stoffen aan de binnenkant dan aan de binnenkant buiten. Vaker moeten dergelijke stoffen worden verplaatst over een elektrochemische gradiënt.
Dit is een andere fysieke vorm van weerstand, maar die kan alleen een investering van ATP overwinnen. Dit wordt gedaan met behulp van membraan "pompen" die voortdurend het tij bestrijden van de elektrochemische gradiënt die zich tegen hun werk verzet.