Difūzija: pasīvā transportēšana un atvieglotā difūzija

Difūzija ir molekulu tendence izplatīties pieejamā telpā. Šī tendence ir iekšējās siltumenerģijas (siltuma) rezultāts, kas atrodas visās molekulās temperatūrā virs absolūtās nulles.

Vienkāršots veids, kā izprast šo jēdzienu, ir iedomāties pārpildītu metro vilcienu Ņujorkā. Sastrēgumstundās lielākā daļa vēlas pēc iespējas ātrāk nokļūt darbā vai mājās, tāpēc daudzi cilvēki sakrājas vilcienā. Daži cilvēki var stāvēt ne vairāk kā elpas attālumā viens no otra. Vilcienam apstājoties stacijās, pasažieri izkāpj. Tie pasažieri, kuri bija saspiesti viens pret otru, sāk izklīst. Daži atrod vietas, citi attālinās no cilvēka, kuram tikko stāvēja blakus.

Tas pats process notiek ar molekulām. Ja nedarbosies citi ārējie spēki, vielas pārvietosies vai izkliedēsies no koncentrētākas vides uz mazāk koncentrētu vidi. Nekāds darbs netiek veikts, lai tas notiktu. Difūzija ir spontāns process. Šo procesu sauc par pasīvo transportu.

Difūzija un pasīvais transports

Pasīvās difūzijas ilustrācija. Stīvens Bergs

Pasīvais transports ir vielu difūzija pa a membrāna . Tas ir spontāns process, un šūnu enerģija netiek iztērēta. Molekulas pārvietosies no vietas, kur viela ir vairāk koncentrēta, uz vietu, kur tā ir mazāk koncentrēta.

'Šī karikatūra ilustrē pasīvo difūziju. Pārtrauktā līnija ir paredzēta, lai norādītu membrānu, kas ir caurlaidīga molekulām vai joniem, kas attēloti kā sarkani punktiņi. Sākotnēji visi sarkanie punkti atrodas membrānā. Laikam ejot, sarkano punktu neto difūzija no membrānas, ievērojot to koncentrācijas gradientu. Ja sarkano punktu koncentrācija membrānas iekšpusē un ārpusē ir vienāda, neto difūzija tiek pārtraukta. Tomēr sarkanie punkti joprojām izkliedējas membrānā un no tās, bet difūzijas ātrums uz iekšu un āru ir vienāds, kā rezultātā veidojas O neto difūzija.'—Dr. Stīvens Bergs, Vinonas štata universitātes šūnu bioloģijas emeritētais profesors.

Lai gan process ir spontāns, dažādu vielu difūzijas ātrumu ietekmē membrānas caurlaidība. Kopš šūnu membrānas ir selektīvi caurlaidīgs (var iziet tikai dažas vielas), dažādām molekulām būs atšķirīgs difūzijas ātrums.

Piemēram, ūdens brīvi izkliedējas pa membrānām, kas ir acīmredzams ieguvums šūnas jo ūdens ir ļoti svarīgs daudziem šūnu procesiem. Tomēr dažām molekulām ir jāpalīdz pāri fosfolipīds šūnu membrānas divslāņu, izmantojot procesu, ko sauc par atvieglotu difūziju.

Atvieglota difūzija

Atvieglota difūzija ietver proteīna izmantošanu, lai atvieglotu molekulu kustību pa membrānu. Dažos gadījumos molekulas iziet cauri proteīna kanāliem. Citos gadījumos proteīns maina formu, ļaujot molekulām iziet cauri. Mariana Ruisa Viljareāla

Atvieglināta difūzija ir pasīvā transporta veids, kas ļauj vielām šķērsot membrānas ar speciālu palīdzību transporta proteīni . Dažas molekulas un joni, piemēram, glikoze, nātrija joni un hlorīda joni, nespēj iziet cauri fosfolipīds divslāņu no šūnu membrānas . Izmantojot jonu kanālu olbaltumvielas un nesējolbaltumvielas, kas ir iestrādātas šūnu membrānā, šīs vielas var transportēt uz šūna .

Jonu kanālu proteīni ļauj specifiskiem joniem iziet caur proteīna kanālu. Jonu kanālus regulē šūna, un tie ir atvērti vai aizvērti, lai kontrolētu vielu iekļūšanu šūnā. Nesējproteīni saistās ar noteiktām molekulām, maina formu un pēc tam nogulsnē molekulas pāri membrānai. Kad darījums ir pabeigts, proteīni atgriežas sākotnējā stāvoklī.

Osmoze

Osmoze ir īpašs pasīvā transporta gadījums. Šīs asins šūnas ir ievietotas šķīdumos ar dažādu izšķīdušo vielu koncentrāciju. Mariana Ruisa Viljareāla

Osmoze ir īpašs pasīvā transporta gadījums. Osmozē ūdens difundē no hipotoniska (zemas izšķīdušās vielas koncentrācijas) šķīduma uz a hipertonisks (augsta izšķīdušo vielu koncentrācija) šķīdums. Vispārīgi runājot, ūdens plūsmas virzienu nosaka izšķīdušās vielas koncentrācija, nevis pašu izšķīdušās vielas molekulu raksturs.

Piemēram, apskatiet asins šūnas kas tiek ievietoti dažādu koncentrāciju sālsūdens šķīdumos (hipertoniskā, izotoniskā un hipotoniskā).

• A hipertonisks koncentrācija nozīmē, ka sālsūdens šķīdumā ir lielāka izšķīdušās vielas koncentrācija un zemāka ūdens koncentrācija nekā asins šūnās. Šķidrums plūst no zonas ar zemu šķīdinātāju koncentrāciju (asins šūnām) uz zonu ar augstu šķīdinātāju koncentrāciju (ūdens šķīdums). Tā rezultātā asins šūnas samazināsies.
• Ja sālsūdens šķīdums ir izotonisks tajā būtu tāda pati izšķīdušās vielas koncentrācija kā asins šūnās. Šķidrums plūst vienādi starp asins šūnām un ūdens šķīdumu. Tā rezultātā asins šūnas paliks tāda paša izmēra.
• Pretstats hipertoniskajam, a hipotonisks Šķīdums nozīmē, ka sālsūdens šķīdumā ir zemāka izšķīdušās vielas koncentrācija un lielāka ūdens koncentrācija nekā asins šūnās. Šķidrums plūst no zonas ar zemu šķīdinātāju koncentrāciju (ūdens šķīdums) uz zonu ar augstu šķīdinātāju koncentrāciju (asins šūnām). Tā rezultātā asins šūnas uzbriest un var pat pārsprāgt.