Difuzija: pasivni transport in olajšana difuzija

Difuzija je težnja molekul, da se razširijo v razpoložljiv prostor. Ta težnja je posledica intrinzične toplotne energije (toplote), ki jo najdemo v vseh molekulah pri temperaturah nad absolutno ničlo.

Poenostavljen način za razumevanje tega koncepta je, da si predstavljamo natrpan vlak podzemne železnice v New Yorku. V času prometnih konic si večina želi čim prej priti v službo ali domov, zato se veliko ljudi nabere na vlak. Nekateri ljudje morda stojijo drug od drugega oddaljeni največ en dih. Ko se vlak ustavi na postajah, potniki izstopijo. Tisti potniki, ki so bili stisnjeni drug proti drugemu, se začnejo razmikati. Nekateri najdejo sedeže, drugi se bolj oddaljijo od osebe, ob kateri so pravkar stali.

Isti proces se zgodi z molekulami. Brez drugih zunanjih sil, ki delujejo, se bodo snovi premikale ali razpršile iz bolj koncentriranega okolja v manj koncentrirano okolje. Za to se ne izvaja nobeno delo. Difuzija je spontan proces. Ta proces se imenuje pasivni transport.

Difuzija in pasivni transport

Ilustracija pasivne difuzije. Steven Berg

Pasivni transport je difuzija snovi čez a membrana . To je spontan proces in celična energija se ne porablja. Molekule se bodo premikale od mesta, kjer je snov bolj koncentrirana, do mesta, kjer je manj koncentrirana.

'Ta risanka ponazarja pasivno difuzijo. Črtkana črta je namenjena označevanju membrane, ki je prepustna za molekule ali ione, prikazane kot rdeče pike. Na začetku so vse rdeče pike znotraj membrane. S časom pride do neto difuzije rdečih pik iz membrane, ki sledi njihovemu koncentracijskemu gradientu. Ko je koncentracija rdečih pik znotraj in zunaj membrane enaka, se neto difuzija ustavi. Vendar pa rdeče pike še vedno difundirajo v membrano in iz nje, vendar sta hitrosti difuzije navznoter in navzven enaki, kar ima za posledico neto difuzijo O.'—Dr. Steven Berg, zaslužni profesor celične biologije, Državna univerza Winona.

Čeprav je proces spontan, na hitrost difuzije različnih snovi vpliva prepustnost membrane. Od celične membrane so selektivno prepustna (samo nekatere snovi lahko prehajajo), bodo imele različne molekule različne stopnje difuzije.

Na primer, voda prosto difundira skozi membrane, kar je očitna prednost za celice saj je voda ključnega pomena za številne celične procese. Nekaterim molekulam pa je treba pomagati čez fosfolipid dvosloju celične membrane s postopkom, imenovanim olajšana difuzija.

Olajšana difuzija

Olajšana difuzija vključuje uporabo proteina za olajšanje gibanja molekul skozi membrano. V nekaterih primerih gredo molekule skozi kanale znotraj beljakovine. V drugih primerih protein spremeni obliko, kar omogoči molekulam prehod. Mariana Ruiz Villarreal

Olajšana difuzija je vrsta pasivnega transporta, ki omogoča snovem prečkanje membran s pomočjo posebnih transportne beljakovine . Nekatere molekule in ioni, kot so glukoza, natrijevi ioni in kloridni ioni, ne morejo preiti skozi fosfolipid dvosloj celične membrane . Z uporabo ionskega kanala beljakovine in nosilne beljakovine, ki so vdelane v celično membrano, se lahko te snovi prenašajo v celica .

Beljakovine ionskega kanala omogočajo specifičnim ionom, da prehajajo skozi proteinski kanal. Ionske kanale uravnava celica in so odprti ali zaprti, da nadzorujejo prehajanje snovi v celico. Nosilni proteini se vežejo na specifične molekule, spremenijo obliko in nato odložijo molekule čez membrano. Ko je transakcija končana, se proteini vrnejo v prvotni položaj.

Osmoza

Osmoza je poseben primer pasivnega transporta. Te krvne celice so bile postavljene v raztopine z različnimi koncentracijami topljenca. Mariana Ruiz Villarreal

Osmoza je poseben primer pasivnega transporta. Pri osmozi voda difundira iz hipotonične (z nizko koncentracijo topljenca) raztopine v a hipertonično (visoka koncentracija topljenca) raztopina. Na splošno je smer toka vode določena s koncentracijo topljenca in ne z naravo samih molekul topljenca.

Na primer, poglejte krvne celice ki jih damo v raztopine slane vode različnih koncentracij (hipertonične, izotonične in hipotonične).

• A hipertonično koncentracija pomeni, da raztopina slane vode vsebuje višjo koncentracijo topljenca in nižjo koncentracijo vode kot krvne celice. Tekočina bi tekla iz območja z nizko koncentracijo topljenca (krvne celice) v območje z visoko koncentracijo topljenca (vodna raztopina). Posledično se bodo krvne celice skrčile.
• Če je raztopina slane vode izotonični vsebovala bi enako koncentracijo topljenca kot krvne celice. Tekočina bi enakomerno tekla med krvnimi celicami in vodno raztopino. Posledično bodo krvne celice ostale enake velikosti.
• Nasprotje od hipertoničnega, a hipotonični raztopina pomeni, da raztopina slane vode vsebuje nižjo koncentracijo topljenca in višjo koncentracijo vode kot krvne celice. Tekočina bi tekla iz območja z nizko koncentracijo topljenca (vodna raztopina) v območje z visoko koncentracijo topljenca (krvne celice). Zaradi tega krvne celice nabreknejo in lahko celo počijo.