Difúzia: Pasívny transport a uľahčená difúzia

Difúzia je tendencia molekúl šíriť sa do dostupného priestoru. Táto tendencia je výsledkom vnútornej tepelnej energie (tepla), ktorá sa nachádza vo všetkých molekulách pri teplotách nad absolútnou nulou.

Zjednodušený spôsob, ako pochopiť tento koncept, je predstaviť si preplnený vlak metra v New Yorku. V dopravnej špičke sa väčšina chce čo najskôr dostať do práce alebo domov, takže veľa ľudí sa nabaľuje do vlaku. Niektorí ľudia môžu stáť od seba vzdialení maximálne na jeden nádych. Keď vlak zastavuje na staniciach, cestujúci vystupujú. Tí pasažieri, ktorí boli natlačení proti sebe, sa začínajú rozmiestňovať. Niektorí nájdu miesta na sedenie, iní sa vzdialia od osoby, pri ktorej práve stáli.

Rovnaký proces sa deje s molekulami. Bez pôsobenia iných vonkajších síl sa látky budú pohybovať alebo difundovať z koncentrovanejšieho prostredia do menej koncentrovaného prostredia. Na to sa nevykonáva žiadna práca. Difúzia je spontánny proces. Tento proces sa nazýva pasívny transport.

Difúzia a pasívna doprava

Ilustrácia pasívnej difúzie. Steven Berg

Pasívny transport je difúzia látok cez a membrána . Ide o spontánny proces a bunková energia sa nevyčerpáva. Molekuly sa presunú z miesta, kde je látka koncentrovanejšia, na miesto, kde je menej koncentrovaná.

„Táto karikatúra ilustruje pasívnu difúziu. Prerušovaná čiara je určená na označenie membrány, ktorá je priepustná pre molekuly alebo ióny znázornené ako červené bodky. Spočiatku sú všetky červené bodky v membráne. Postupom času dochádza k čistej difúzii červených bodiek z membrány podľa ich koncentračného gradientu. Keď je koncentrácia červených bodiek rovnaká vo vnútri a mimo membrány, sieťová difúzia sa zastaví. Červené bodky však stále difundujú do a von z membrány, ale rýchlosti vnútornej a vonkajšej difúzie sú rovnaké, čo vedie k čistej difúzii O.“ – Dr. Steven Berg, emeritný profesor bunkovej biológie, Winona State University.

Hoci je proces spontánny, rýchlosť difúzie rôznych látok je ovplyvnená priepustnosťou membrány. Od r bunkové membrány sú selektívne priepustné (iba niektoré látky môžu prejsť), rôzne molekuly budú mať rôzne rýchlosti difúzie.

Voda napríklad voľne difunduje cez membrány, čo je zrejmá výhoda bunky pretože voda je rozhodujúca pre mnohé bunkové procesy. Niektorým molekulám však treba pomôcť naprieč fosfolipid dvojvrstvy bunkovej membrány prostredníctvom procesu nazývaného uľahčená difúzia.

Uľahčená difúzia

Uľahčená difúzia zahŕňa použitie proteínu na uľahčenie pohybu molekúl cez membránu. V niektorých prípadoch molekuly prechádzajú kanálmi v proteíne. V iných prípadoch proteín mení tvar a umožňuje molekulám prechádzať. Mariana Ruiz Villarreal

Uľahčená difúzia je druh pasívneho transportu, ktorý umožňuje látkam prechádzať cez membrány pomocou špeciálnych prostriedkov transportné proteíny . Niektoré molekuly a ióny, ako je glukóza, sodíkové ióny a chloridové ióny, nie sú schopné prejsť cez fosfolipid dvojvrstva bunkové membrány . Pomocou iónového kanála bielkoviny a nosné proteíny, ktoré sú zabudované v bunkovej membráne, tieto látky môžu byť transportované do bunka .

Proteíny iónových kanálov umožňujú špecifickým iónom prechádzať cez proteínový kanál. Iónové kanály sú regulované bunkou a sú buď otvorené alebo zatvorené, aby kontrolovali prechod látok do bunky. Nosné proteíny sa viažu na špecifické molekuly, menia tvar a potom ukladajú molekuly cez membránu. Po dokončení transakcie sa proteíny vrátia do svojej pôvodnej polohy.

Osmóza

Osmóza je špeciálny prípad pasívneho transportu. Tieto krvinky boli umiestnené do roztokov s rôznymi koncentráciami rozpustenej látky. Mariana Ruiz Villarreal

Osmóza je špeciálny prípad pasívnej dopravy. Pri osmóze voda difunduje z hypotonického roztoku (nízka koncentrácia rozpustenej látky) do a hypertonický (vysoká koncentrácia rozpustenej látky) roztok. Vo všeobecnosti je smer toku vody určený koncentráciou rozpustenej látky a nie povahou samotných molekúl rozpustenej látky.

Napríklad sa pozrite na krvné bunky ktoré sú umiestnené v roztokoch slanej vody rôznych koncentrácií (hypertonických, izotonických a hypotonických).

• A hypertonický koncentrácia znamená, že roztok slanej vody obsahuje vyššiu koncentráciu rozpustenej látky a nižšiu koncentráciu vody ako krvinky. Tekutina by prúdila z oblasti s nízkou koncentráciou rozpustenej látky (krviniek) do oblasti s vysokou koncentráciou rozpustenej látky (vodný roztok). V dôsledku toho sa krvinky zmenší.
• Ak je roztok slanej vody izotonický obsahovala by rovnakú koncentráciu rozpustenej látky ako krvinky. Tekutina by rovnomerne prúdila medzi krvinkami a vodným roztokom. Výsledkom je, že krvné bunky zostanú rovnako veľké.
• Opakom hypertonických, a hypotonický Roztok znamená, že roztok slanej vody obsahuje nižšiu koncentráciu rozpustenej látky a vyššiu koncentráciu vody ako krvinky. Tekutina by prúdila z oblasti s nízkou koncentráciou rozpustenej látky (vodný roztok) do oblasti s vysokou koncentráciou rozpustenej látky (krviniek). V dôsledku toho krvinky napučiavajú a môžu dokonca prasknúť.