Kuka tahansa biologiaa opiskellut on törmännyt termin diffuusio. Diffuusiota kutsutaan kaiken (esimerkiksi molekyylien, ionien, energian, atomien) liikkumiseksi alueelta, jonka pitoisuus on korkeampi. Tätä prosessia ohjataan keskittymisgradientin avulla. Diffuusio ei rajoitu biologiaan, vaan se on hyväksytty myös monilla aloilla, kuten kemiassa, sosiologiassa, fysiikassa, rahoituksessa ja taloustieteessä. Fasilitaattorimolekyylien puuttumisen tai läsnäolon perusteella diffuusio voidaan jakaa yksinkertaiseen diffuusioon ja helpotettuun diffuusioon.
Yksinkertainen diffuusio vs. helpotettu diffuusio
Suurin ero yksinkertaisen ja helpotetun välillä on se, että yksinkertainen diffuusio on prosessi, joka kuljettaa molekyylejä korkeammista pitoisuuksista pienempiin ilman transmembraanisten proteiinien tukea. Toisaalta helpotettu diffuusio on prosessi ilman kantaja-lopullisten proteiinien apua, joka kuljettaa molekyylejä kalvon läpi suuremmista pitoisuuksista pienempiin pitoisuuksiin.
Yksinkertaisessa diffuusiossa liuoksessa olevat liuenneet aineet liikkuvat pitoisuusgradienttia pitkin tai puoliläpäisevän kalvon poikki. Se suoritetaan yleensä vetysidosten avulla, jotka muodostuvat vesimolekyylien ja liuenneiden aineiden välille. Vetysidokset ovat väliaikaisia, mutta seurauksena liuosta sekoitetaan jatkuvasti.
Helpotettuna diffuusiona aine kuljetetaan biologisen kalvon läpi suuremmista pitoisuuksista pienempiin pitoisuuksiin. Kemiallista energiaa ei tarvita suoraan, koska aineet liikkuvat pitoisuusgradientin suunnassa. Kaasunkuljetus, ionikuljetus sekä glukoosin ja aminohappojen kuljetus ovat muutamia esimerkkejä, jotka edellyttävät helpotettua diffuusiota.
Vertailutaulukko yksinkertaisen diffuusion ja helpotetun diffuusion välillä
| Vertailuparametri | Yksinkertainen diffuusio | Helpotettu diffuusio |
|---|---|---|
| Tulkinta | Se on prosessi, joka kuljettaa molekyylejä korkeammista pitoisuuksista pienempiin ilman transmembraaniproteiinien tukea. | Se on prosessi ilman kantaja-lopullisten proteiinien apua, joka kuljettaa molekyylejä kalvon läpi suuremmista pitoisuuksista pienempiin pitoisuuksiin. |
| Prosessi | Passiivinen prosessi | Aktiivinen tai passiivinen prosessi |
| Nopeus | Suhteellisen hidasta | Suhteellisen nopea |
| Energiaa ATP:stä | Ei vaadi | Saattaa tai ei vaadita |
| Liuoskohtainen | Ei | Aina |
Mikä on yksinkertainen diffuusio?
Yksinkertaisessa diffuusiossa kalvoproteiinien apua ei tarvita. Aine tai hiukkanen siirtyy korkeammasta pitoisuudesta pienempään, mutta hiukkasten alamäkeen liikkuminen ei vaadi kalvoproteiinia. Tasapainon ylläpitämisessä yksinkertainen diffuusio on avainasemassa.
Yksinkertainen diffuusio on yksi passiivisen kuljetuksen tyypeistä, eikä prosessin etenemiseen vaadi kemiallista energiaa (ATP). Biologisissa järjestelmissä ATP ei ohjaa suoraan yksinkertaista diffuusiota. Pitoisuusgradientti ja kineettinen energia lisäävät yksinkertaista diffuusiota.
Yksinkertaisessa diffuusiossa molekyylit ovat satunnaisessa jatkuvassa liikkeessä molekyylien törmäyksen vuoksi. Pedesikseksi kutsutaan, kun hiukkasten törmäys tapahtuu. Molekyylit tiivistyvät, kun alue konsentroituu. Tämän seurauksena myös liike vähenee. Siten molekyylit liikkuvat kohti suurempaa tilaa tai kun suurempaa tilaa on saatavilla.
Biologisissa järjestelmissä sitä voidaan havainnollistaa yksinkertaisella molekyylien kuljetuksella solutasolla. Plasmakalvon ominaisuus, nimittäin bilipidikalvo, estää kaikkien molekyylien poistumisen ja sisäänpääsyn. Yksinkertaisessa diffuusiossa kaikki molekyylit eivät voi diffundoitua vapaasti.
Mikä on helpotettu diffuusio?
Helpotetussa diffuusiossa kuljetus sisältää molekyylin passiivisen liikkeen sen vastaavan pitoisuusgradientin kanssa, ja sitä ohjaa toisen molekyylin läsnäolo. Loppujen lopuksi helpotetun diffuusion molekyylit liikkuvat pitoisuusgradienttinsa mukana, ne eivät sisällä suoraan korkean energian molekyylejä, kuten guanosiinitrifosfaattia (GTP) tai adenosiinitrifosfaattia (ATP).
Solukalvon poikki pienet ei-polaariset molekyylit leviävät helposti. Lipideillä on hydrofobinen luonne, joka muodostaa solukalvot, kun taas ionit ja polaariset molekyylit eivät voi tehdä niin. Tämän seurauksena ne diffundoituvat kalvon läpi kuljetusproteiinien kautta.
Helpotettuun diffuusioon osallistuu pääasiassa kolmenlaisia kuljetusproteiineja:
Tärkeimmät erot yksinkertaisen ja helpotetun diffuusion välillä
Johtopäätös
Voidaan päätellä, että yksinkertainen diffuusio ja helpotettu diffuusio ovat kaksi diffuusion tyyppiä. Molempia termejä käytetään biologiassa. Ne molemmat siirtyvät korkeammasta pitoisuudesta pienempään. Solukalvon sivulla olevien molekyylien nettoliike tasapainotilassa on nolla.
Transmembraanisten proteiinien tukeminen ei vaadi yksinkertaisen diffuusion prosessissa, kun taas helpotettu diffuusio vaatii kantajakanavaproteiinien apua. Nopeus on melko hidas yksinkertaisessa diffuusiossa, mutta nopeus on verrattain suuri helpotetussa diffuusiossa. Prosessi on passiivinen yksinkertaisessa diffuusiossa, kun taas se voi olla aktiivinen tai passiivinen helpotetussa diffuusiossa.
