Innhold
Spredning, i biokjemi, refererer til en av mange prosesser der molekyler kan bevege seg inn og ut av celler gjennom plasmamembranen, eller krysse membraner i cellen, for eksempel kjernemembranen eller membranen som omslutter mitokondrier.
Tenk på diffusjon som en "drivende" bevegelse. Mens det refererer til en tilfeldig og uledet prosess, og en som ikke krever tilførsel av energi, følger den en regel: Partikler beveger seg fra områder med høyere konsentrasjon til områder med lavere konsentrasjon, selv om individuelle molekyler kan bevege seg i alle retninger.
Forstå kjemiske gradienter
Hva betyr det for noe å flytte fra et område med høy konsentrasjon til et med lav konsentrasjon? For det første er det nødvendig å vite hva "konsentrasjon" betyr i denne situasjonen. Det meste av tiden refererer konsentrasjonen til antall molekyler per volumenhet (f.eks. Milliliter eller ml).
Tenk på hva som skjer når du tar en drink appelsinjuice fra flasken eller kartongen. Sjansen er stor for at du oppfatter drikken som søt, fordi den høye konsentrasjonen av sukker i saften overstiger væskene i systemet ditt.
Imidlertid, hvis du blander saften med rent vann slik at den resulterende løsningen inneholder 10 deler vann for hver 1 del juice, venter noen minutter og tar en ny slurk, vil du oppfatte væsken som fortynnet, fordi den nå har lavere konsentrasjon - i hvert fall mindre konsentrert enn kroppsvæskene.
Fordi molekylene av sukker i saften har en tendens til å blandes med vannmolekylene til konsentrasjonen av sukker er lik i hele løsningen, sies det at diffusjon skjer i likevektsretning.
Viktigere er at likevekt ikke betyr en opphør av molekylbevegelse, men heller at molekylenes bevegelse har nådd et punkt med ekte tilfeldighet fordi alle konsentrasjonsgradienter er eliminert.
Prosessen med diffusjon
Mens noen stoffer ganske enkelt kan diffundere over cellemembraner når konsentrasjonsgradienten favoriserer dette, er andre for store til å gjøre det mellom fosfolipidmolekylene i membranen, eller de har en elektrisk nettladning som motsetter seg bevegelsen deres.
Plasmamembranen er således en semipermeabel membran: Små, uladede molekyler som vann (H2O) og karbondioksid (CO2) kan ganske enkelt slynge seg gjennom, mens andre trenger hjelp eller ikke klarer å krysse membranen direkte.
Enkel diffusjon er akkurat slik det høres ut - bevegelse av molekyler over en membran nedover en konsentrasjonsgradient som om membranen faktisk ikke var der. I tilrettelagt spredningimidlertid stoffer som f.eks ioner (ladede partikler) beveger seg nedover i en konsentrasjonsgradient, men de må også krysse membranen gjennom spesialiserte transportkanaler laget av protein.
Diffusjon har en tendens til å fortsette til likevektskonsentrasjonen er nådd. På dette tidspunktet har molekyler en tendens til å forlate regionen bare av aktive transportmekanismer drevet av ATP, eller adenosintrifosfat - celleres "energivaluta".
Fordeler og ulemper med diffusjon
På plussiden er diffusjonsprosessen "gratis" sammenlignet med andre transportformer ved at den ikke krever energi. Dette er en viktig ressurs gitt at effektivitet er enormt ønskelig i biologiske systemer og energi, akkurat som i den "makro" verden, er til en premie.
Nedsiden av diffusjonen er at det åpenbart er utilstrekkelig å flytte stoffer oppover i en konsentrasjonsgradient, og det er ikke vanskelig å se for seg et scenario der molekyler er nødvendig i en celle til tross for en allerede høyere konsentrasjon av disse stoffene på innsiden enn på utenfor. Oftere må slike stoffer flyttes over et elektrokjemisk gradient.
Dette er en annen fysisk form for motstand, men det er bare en investering av ATP som kan overvinne. Dette gjøres ved hjelp av membranpumper som kontinuerlig kjemper mot tidevannet til den elektrokjemiske gradienten som motarbeider deres arbeid.