簡單擴散
簡單擴散
分子擴散,通常簡稱為擴散,是分子通過隨機分子運動從高濃度區域向低濃度區域的網狀的傳播。擴散的結果是緩慢地將物質混合起來。在溫度恆定的空間中,忽略外部分子的相互作用力,擴散過程的結果是完全混合或達到一種平衡狀態。數學上,擴散過程通常由菲克定律描述
簡單擴散
也叫自由擴散(free diffusing),特點是:
①沿濃度梯度(或電化學梯度)擴散;
②不需要提供能量;
③沒有膜蛋白的協助。
某種物質對膜的通透性(P)可以根據它在油和水中的分配係數(K)及其擴散係數(D)來計算:
P=KD/t,t為膜的厚度。
非極性的小分子如O2、CO2、N2可以很快透過脂雙層,不帶電荷的極性小分子,如水、尿素、甘油等也可以透過人工脂雙層,儘管速度較慢,分子量略大一點的葡萄糖、蔗糖則很難透過,而膜對帶電荷的物質如:H+、Na+、K+、Cl—、HCO3—是高度不通透的(圖5-1)。
事實上細胞的物質轉運過程中,透過脂雙層的簡單擴散現象很少,絕大多數情況下,物質是通過載體或者通道來轉運的。離子、葡萄糖、核苷酸等物質有的是通過質膜上的運輸蛋白的協助,按濃度梯度擴散進入質膜的,有的則是通過主動運輸的方式進行轉運。
簡單擴散是被動運輸的基本方式,不需要膜蛋白的幫助,也不消耗ATP,而只靠膜兩側保持一定的濃度差,通過擴散發生的物質運輸。
簡單擴散的限制因素是物質的脂溶性、分子大小和帶電性。
一般說來,氣體分子(如O2、CO2、N2)、小的不帶電的極性分子(如尿素、乙醇)、脂溶性的分子等易通過質膜,大的不帶電的極性分子(如葡萄糖)和各種帶電的極性分子都難以通過質膜。
反滲透是擴散的最簡單易懂的例子之一。