Bất cứ ai nghiên cứu sinh học đều bắt gặp thuật ngữ khuếch tán. Thuật ngữ khuếch tán được gọi là chuyển động của bất kỳ thứ gì (ví dụ: phân tử, ion, năng lượng, nguyên tử) từ vùng có nồng độ cao hơn đến thấp hơn. Quá trình này được điều khiển với sự trợ giúp của gradient nồng độ. Khái niệm khuếch tán không chỉ giới hạn trong sinh học mà còn được chấp nhận trong nhiều lĩnh vực, chẳng hạn như hóa học, xã hội học, vật lý, tài chính và kinh tế. Dựa trên sự vắng mặt hoặc có mặt của các phân tử chất hỗ trợ, sự khuếch tán có thể được chia thành khuếch tán đơn giản và khuếch tán có điều kiện.
Khuếch tán đơn giản so với Khuếch tán thuận lợi
Sự khác biệt chính giữa đơn giản và có điều kiện là sự khuếch tán đơn giản là một quá trình vận chuyển các phân tử từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn mà không có sự hỗ trợ của các protein xuyên màng. Mặt khác, sự khuếch tán được tạo điều kiện là một quá trình không có sự hỗ trợ của protein mang cuối cùng vận chuyển các phân tử qua màng từ nơi có nồng độ cao hơn đến thấp hơn.
Trong khuếch tán đơn giản, các chất tan trong dung dịch di chuyển dọc theo gradient nồng độ hoặc qua màng bán thấm. Nó thường được thực hiện với sự trợ giúp của các liên kết hydro hình thành giữa các phân tử nước và chất hòa tan. Các liên kết hydro là tạm thời, nhưng kết quả là dung dịch được khuấy liên tục.
Trong sự khuếch tán được tạo điều kiện, chất được vận chuyển qua màng sinh học từ nơi có nồng độ cao hơn đến thấp hơn. Năng lượng hóa học không được yêu cầu trực tiếp do sự chuyển động của các chất dọc theo hướng của gradient nồng độ. Vận chuyển khí, vận chuyển ion, và vận chuyển glucose và axit amin là một vài trong số những ví dụ đòi hỏi sự khuếch tán được tạo điều kiện.
Bảng so sánh giữa khuếch tán đơn giản và khuếch tán thuận lợi
| Tham số so sánh | Khuếch tán đơn giản | Khuếch tán được tạo điều kiện |
|---|---|---|
| Diễn dịch | Đó là một quá trình vận chuyển các phân tử từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn mà không cần đến sự hỗ trợ của các protein xuyên màng. | Đây là một quá trình không có sự hỗ trợ của các protein cuối cùng của chất mang mà vận chuyển các phân tử qua màng từ nơi có nồng độ cao hơn đến thấp hơn. |
| Tiến trình | Quá trình thụ động | Quá trình chủ động hoặc bị động |
| Tốc độ, vận tốc | Tương đối chậm | Tương đối nhanh |
| Năng lượng từ ATP | Không yêu cầu | Có thể, hoặc có thể không yêu cầu |
| Dung môi cụ thể | Không | Luôn |
Sự khuếch tán đơn giản là gì?
Trong sự khuếch tán đơn giản, không cần sự hỗ trợ của protein màng. Chất hoặc hạt di chuyển từ nơi có nồng độ cao hơn đến nơi có nồng độ thấp hơn, nhưng sự chuyển động xuống dốc của các hạt không cần đến protein màng. Trong việc duy trì trạng thái cân bằng, sự khuếch tán đơn giản là quan trọng.
Khuếch tán đơn giản là một trong những dạng vận chuyển thụ động, và để tiến hành quá trình, nó không cần năng lượng hóa học (ATP). Trong hệ thống sinh học, ATP không thúc đẩy sự khuếch tán đơn giản trực tiếp. Gradient nồng độ và động năng nhiên liệu lên sự khuếch tán đơn giản.
Trong sự khuếch tán đơn giản, các phân tử chuyển động không đổi ngẫu nhiên do sự va đập của các phân tử với nhau. Pedesis được gọi là khi xảy ra va chạm của các hạt. Các phân tử bị nén chặt khi khu vực tập trung. Kết quả là, chuyển động cũng giảm. Do đó, các phân tử di chuyển về phía không gian lớn hơn hoặc khi có sẵn không gian lớn hơn.
Trong các hệ thống sinh học, nó có thể được minh chứng bằng sự vận chuyển phân tử đơn giản ở cấp độ tế bào. Tính năng của màng sinh chất, cụ thể là màng kép ngăn cản sự ra và vào của tất cả các phân tử. Trong khuếch tán đơn giản, không phải tất cả các phân tử đều có thể khuếch tán tự do.
Sự khuếch tán thuận lợi là gì?
Trong sự khuếch tán có điều kiện, sự vận chuyển bao gồm chuyển động thụ động của một phân tử với gradien nồng độ tương ứng của nó và được định hướng bởi sự hiện diện của một phân tử khác. Rốt cuộc, các phân tử của sự khuếch tán được tạo điều kiện di chuyển với gradien nồng độ của chúng, chúng không liên quan trực tiếp đến các phân tử năng lượng cao như guanosine triphosphate (GTP) hoặc adenosine triphosphate (ATP).
Qua màng tế bào, các phân tử nhỏ không phân cực khuếch tán dễ dàng. Lipid có bản chất kỵ nước tạo nên màng tế bào, ngược lại các ion và phân tử phân cực không thể làm như vậy. Kết quả là, thông qua các protein vận chuyển, chúng khuếch tán qua màng.
Chủ yếu có ba loại protein vận chuyển tham gia vào quá trình khuếch tán được tạo điều kiện:
Sự khác biệt chính giữa khuếch tán đơn giản và khuếch tán thuận lợi
Sự kết luận
Có thể kết luận rằng khuếch tán đơn giản và khuếch tán có điều kiện là hai trong số các loại khuếch tán. Cả hai thuật ngữ đều được sử dụng trong sinh học. Cả hai đều chuyển từ nồng độ cao hơn xuống thấp hơn. Chuyển động ròng của các phân tử ở mặt bên của màng tế bào ở trạng thái cân bằng bằng không.
Sự hỗ trợ của các protein xuyên màng không yêu cầu trong quá trình khuếch tán đơn giản, trong khi sự khuếch tán thuận lợi đòi hỏi sự hỗ trợ của các protein kênh mang. Tốc độ khá chậm trong khuếch tán đơn giản, nhưng tốc độ tương đối cao trong khuếch tán thuận lợi. Quá trình thụ động trong khuếch tán đơn giản, trong khi nó có thể chủ động hoặc thụ động trong khuếch tán thuận lợi.
