Diffusie, in de biochemie, verwijst naar een van de vele processen waardoor moleculen in en uit cellen kunnen bewegen door het plasmamembraan of dwarsmembranen in de cel, zoals het nucleaire membraan of de membraan dat mitochondriën omsluit.

Denk aan diffusie als een "afdrijvende" beweging. Hoewel het verwijst naar een willekeurig en ongeleid proces, en een proces dat geen input van energie vereist, volgt het wel één regel: deeltjes verplaatsen zich van gebieden met een hogere concentratie naar gebieden met een lagere concentratie, zelfs terwijl individuele moleculen zich vrij kunnen bewegen in alle richtingen.
Chemische gradiënten begrijpen

Wat betekent het voor iets om van een gebied met een hoge concentratie naar een gebied met een lage concentratie te gaan? Ten eerste is het noodzakelijk om te weten wat "concentratie" in deze context betekent. Meestal verwijst concentratie naar het aantal moleculen per volume-eenheid (bijv. Milliliter of ml).

Denk aan wat er gebeurt als u een glas sinaasappelsap uit de fles of doos neemt. De kans is groot dat u de drank als zoet ervaart, omdat de hoge suikerconcentratie in het sap hoger is dan die van de vloeistoffen in uw systeem.

Als u het sap echter met gewoon water mengt zodat de resulterende oplossing bevat 10 delen water voor elke 1 deel sap, wacht een paar minuten en neem nog een slokje, u zult de vloeistof als verdund ervaren, omdat deze nu in een lagere concentratie is - in ieder geval minder geconcentreerd dan uw lichaamsvloeistoffen.

Omdat de suikermoleculen in het sap de neiging hebben zich met de watermoleculen te vermengen totdat de suikerconcentratie gelijk is in de oplossing, wordt er gezegd dat diffusie optreedt in de richting van evenwicht.

Belangrijk, evenwicht betekent niet een stopzetting van de beweging van moleculen, maar eerder dat de beweging van de moleculen een punt van echte willekeur heeft bereikt omdat alle concentratiegradiënten zijn geëlimineerd.
Het diffusieproces

Terwijl sommige stoffen gewoon kunnen diffuus over cel l membranen wanneer de concentratiegradiënt dit begunstigt, zijn anderen te groot om het tussen de fosfolipide moleculen in het membraan te maken, of dragen ze een netto elektrische lading die hun beweging tegenwerkt.

Het plasmamembraan is dus een semipermeabel membraan
: kleine, ongeladen moleculen zoals water (H2O) en koolstofdioxide (CO2) kunnen gewoon door slingeren, terwijl anderen hulp nodig hebben of het membraan niet volledig kunnen passeren.

Eenvoudige diffusie is precies hoe het klinkt - de beweging van moleculen over een membraan langs een concentratiegradiënt alsof het membraan er in feite niet was. In facilitated
diffusion
bewegen stoffen zoals ionen
(geladen deeltjes) echter naar beneden een concentratiegradiënt, maar ze moeten het membraan ook passeren via gespecialiseerde transportkanalen van eiwit.
Diffusie neigt voort te gaan totdat evenwichtsconcentratie is bereikt. Op dit punt verlaten moleculen de regio meestal alleen door actieve transportmechanismen aangedreven door ATP, of adenosinetrifosfaat - de "energievaluta" van cellen.
Voor- en nadelen van diffusie

Aan de positieve kant, het diffusieproces is "gratis" in vergelijking met andere vormen van transport omdat het geen energie vereist. Dit is een belangrijke troef, aangezien efficiëntie enorm wenselijk is in biologische systemen en energie, net als in de "macro" wereld, een premie is.

De keerzijde van diffusie is dat het duidelijk onvoldoende is om te bewegen stoffen met een concentratiegradiënt, en het is niet moeilijk om een scenario te bedenken waarin moleculen in een cel nodig zijn, ondanks een reeds hogere concentratie van deze stoffen aan de binnenkant dan aan de buitenkant. Vaker moeten dergelijke stoffen worden verplaatst over een elektrochemische gradiënt
.

Dit is een andere fysieke vorm van weerstand, maar het is een die alleen een investering van ATP kan overwinnen. Dit wordt gedaan met behulp van membraan "pompen" die voortdurend het tij bestrijden van de elektrochemische gradiënt die zich tegen hun werk verzet.