Kto studiował biologię, natknął się na termin dyfuzja. Termin dyfuzja odnosi się do przemieszczania się czegokolwiek (na przykład cząsteczek, jonów, energii, atomów) z obszaru o wyższym stężeniu do niższego. Proces ten odbywa się za pomocą gradientu koncentracji. Pojęcie dyfuzji nie ogranicza się do biologii, ale jest również akceptowane w wielu dziedzinach, takich jak chemia, socjologia, fizyka, finanse i ekonomia. W oparciu o brak lub obecność cząsteczek ułatwiających, dyfuzję można podzielić na dyfuzję prostą i dyfuzję ułatwioną.
Prosta dyfuzja a dyfuzja ułatwiona
Główna różnica między prostym a ułatwionym polega na tym, że prosta dyfuzja jest procesem, który przenosi cząsteczki z wyższych do niższych stężeń bez wsparcia białek transbłonowych. Z drugiej strony, ułatwiona dyfuzja to proces bez pomocy końcowych białek nośnikowych, które przenoszą cząsteczki przez błonę z wyższych do niższych stężeń.
W prostej dyfuzji substancje rozpuszczone w roztworze poruszają się wzdłuż gradientu stężenia lub przez półprzepuszczalną membranę. Na ogół odbywa się to za pomocą wiązań wodorowych, które tworzą się między cząsteczkami wody a substancjami rozpuszczonymi. Wiązania wodorowe są tymczasowe, ale w rezultacie roztwór jest stale mieszany.
W dyfuzji ułatwionej substancja jest transportowana przez błonę biologiczną od wyższych do niższych stężeń. Energia chemiczna nie jest bezpośrednio wymagana ze względu na ruch substancji wzdłuż kierunku gradientu stężeń. Transport gazu, transport jonów oraz transport glukozy i aminokwasów to tylko kilka przykładów, które pociągają za sobą ułatwioną dyfuzję.
Tabela porównawcza między dyfuzją prostą a dyfuzją ułatwioną
| Parametr porównania | Prosta dyfuzja | Ułatwiona dyfuzja |
|---|---|---|
| Interpretacja | Jest to proces, który przenosi cząsteczki z wyższych do niższych stężeń bez wsparcia białek transbłonowych. | Jest to proces bez pomocy końcowych białek nośnikowych, który przenosi cząsteczki przez błonę z wyższych do niższych stężeń. |
| Proces | Proces pasywny | Proces aktywny lub pasywny |
| Prędkość | Stosunkowo wolno | Stosunkowo szybko |
| Energia z ATP | Nie wymaga | Może, a może nie wymagać |
| Specyficzne dla substancji rozpuszczonej | Nie | Zawsze |
Co to jest prosta dyfuzja?
W prostej dyfuzji nie ma potrzeby wspomagania białkami błonowymi. Substancja lub cząsteczka przemieszcza się z wyższego stężenia do niższego, ale ruch cząsteczek w dół nie wymaga białka błonowego. W utrzymaniu równowagi kluczowa jest prosta dyfuzja.
Prosta dyfuzja jest jednym z rodzajów transportu pasywnego, a do przebiegu procesu nie wymaga energii chemicznej (ATP). W układach biologicznych ATP nie kieruje bezpośrednio prostą dyfuzją. Gradient stężenia i energia kinetyczna podsycają prostą dyfuzję.
W prostej dyfuzji molekuły są w losowym ciągłym ruchu z powodu zderzenia molekuł ze sobą. Pedesis jest wywoływana, gdy dochodzi do zderzenia cząstek. Cząsteczki są zagęszczane, gdy obszar jest skoncentrowany. W rezultacie ruch również się zmniejsza. W ten sposób cząsteczki poruszają się w kierunku większej przestrzeni lub gdy jest dostępna większa przestrzeń.
W układach biologicznych przykładem może być prosty transport molekularny na poziomie komórkowym. Cecha błony plazmatycznej, a mianowicie błona bilipidowa, zapobiega wychodzeniu i wchodzeniu wszystkich cząsteczek. W prostej dyfuzji nie wszystkie cząsteczki mogą swobodnie dyfundować.
Co to jest ułatwiona dyfuzja?
W dyfuzji ułatwionej transport obejmuje ruch bierny cząsteczki z odpowiednim gradientem stężenia i jest kierowany przez obecność innej cząsteczki. W końcu cząsteczki o ułatwionej dyfuzji poruszają się z gradientem stężeń, nie angażują bezpośrednio cząsteczek wysokoenergetycznych, takich jak trifosforan guanozyny (GTP) lub trifosforan adenozyny (ATP).
Małe niepolarne cząsteczki łatwo dyfundują przez błonę komórkową. Lipidy mają naturę hydrofobową, która tworzy błony komórkowe, podczas gdy jony i cząsteczki polarne nie mogą tego zrobić. W rezultacie, poprzez białka transportowe, dyfundują przez błonę.
Istnieją głównie trzy rodzaje białek transportowych zaangażowanych w ułatwioną dyfuzję:
Główne różnice między dyfuzją prostą a dyfuzją ułatwioną
Wniosek
Można stwierdzić, że dyfuzja prosta i dyfuzja ułatwiona to dwa rodzaje dyfuzji. Oba terminy są używane w biologii. Oboje przechodzą od wyższej do niższej koncentracji. Ruch netto cząsteczek po stronie błony komórkowej w stanie równowagi wynosi zero.
Wsparcie białek transbłonowych nie wymaga w procesie prostej dyfuzji, natomiast dyfuzja ułatwiona wymaga pomocy białek kanału nośnikowego. Szybkość jest dość mała w przypadku prostej dyfuzji, ale prędkość jest stosunkowo wysoka w przypadku dyfuzji ułatwionej. Proces jest pasywny w dyfuzji prostej, natomiast może być aktywny lub pasywny w dyfuzji ułatwionej.
