拡散：受動輸送と促進拡散

拡散とは、分子が利用可能な空間に拡散する傾向です。この傾向は、絶対零度を超える温度ですべての分子に見られる固有の熱エネルギー (熱) の結果です。

この概念を理解する簡単な方法は、ニューヨーク市の満員電車を想像することです。ラッシュアワーには、できるだけ早く会社や家に帰りたいと思うので、多くの人が電車に詰め込みます。一部の人々は、互いに息をのむほどの距離しか離れていないかもしれません。列車が駅に停車すると、乗客が降ります。ぎゅうぎゅう詰めだった乗客たちが、散り散りになっていく。席を見つける人もいれば、隣に立っていた人からさらに離れる人もいます。

これと同じプロセスが分子でも起こります。他の外力が働かなければ、物質は濃度の高い環境から濃度の低い環境に移動または拡散します。これが発生するための作業は実行されません。拡散は自発的なプロセスです。このプロセスはパッシブトランスポートと呼ばれます。

拡散と受動輸送

受動拡散のイラスト。 スティーブン・バーグ

受動輸送とは、物質が空間を横切って拡散することです。 膜 .これは自発的なプロセスであり、細胞エネルギーは消費されません。分子は、物質が濃縮されている場所から濃縮されていない場所に移動します。

「この漫画は受動的拡散を示しています。破線は、赤い点として示されている分子またはイオンを透過する膜を示すことを目的としています。最初は、すべての赤い点が膜内にあります。時間が経過すると、濃度勾配に従って赤い点が膜から完全に拡散します。赤い点の濃度が膜の内側と外側で同じである場合、正味の拡散は停止します。ただし、赤い点は依然として膜の内外に拡散しますが、内向きと外向きの拡散の速度は同じであり、その結果、O の正味の拡散が生じます。ウィノナ州立大学、細胞生物学のスティーブン・バーグ名誉教授。

このプロセスは自発的ですが、さまざまな物質の拡散速度は膜透過性の影響を受けます。以来 細胞膜 それは 選択的透過性 （一部の物質のみが通過できます）、分子が異なれば拡散速度も異なります。

たとえば、水は膜を横切って自由に拡散します。 細胞 水は多くの細胞プロセスにとって重要だからです。ただし、一部の分子は、 リン脂質 促進拡散と呼ばれるプロセスによる細胞膜の二重層。

促進拡散

促進拡散には、膜を横切る分子の移動を促進するためのタンパク質の使用が含まれます。場合によっては、分子はタンパク質内のチャネルを通過します。他の場合では、タンパク質が形を変え、分子が通過できるようになります。 マリアナ・ルイス・ビジャレアル

促進拡散は、物質が特別な助けを借りて膜を通過できるようにする一種の受動輸送です。 輸送タンパク質 .グルコース、ナトリウムイオン、塩化物イオンなどの一部の分子やイオンは、 リン脂質 の二重層 細胞膜 .イオンチャネルを利用して タンパク質 細胞膜に埋め込まれたキャリアタンパク質、これらの物質は細胞内に輸送されます。 細胞 .

イオンチャネルタンパク質は、特定のイオンがタンパク質チャネルを通過できるようにします。イオンチャネルは細胞によって調節されており、細胞への物質の通過を制御するために開いているか閉じています。キャリアタンパク質は特定の分子に結合し、形状を変化させてから、膜を横切って分子を沈着させます。トランザクションが完了すると、タンパク質は元の位置に戻ります。

浸透

浸透は、受動輸送の特殊なケースです。これらの血球は、異なる溶質濃度の溶液に入れられています。 マリアナ・ルイス・ビジャレアル

浸透 パッシブトランスポートの特殊なケースです。浸透では、水は低張（低溶質濃度）溶液から 高張性 (高溶質濃度) ソリューション。一般に、水の流れの方向は、溶質分子自体の性質ではなく、溶質濃度によって決まります。

たとえば、 血液細胞 異なる濃度 (高張、等張、および低張) の塩水溶液に配置されます。

• あ 高張 濃度とは、塩水溶液が血球よりも高濃度の溶質と低濃度の水を含むことを意味します。液体は、溶質濃度の低い領域 (血球) から溶質濃度の高い領域 (水溶液) に流れます。その結果、血球が収縮します。
• 塩水溶液の場合 等張性 血液細胞と同じ濃度の溶質が含まれます。液体は、血球と水溶液の間を均等に流れます。その結果、血球は同じサイズのままになります。
• 高張の反対、 低張性 溶液とは、塩水溶液が血球よりも低濃度の溶質と高濃度の水を含むことを意味します。液体は、溶質濃度の低い領域 (水溶液) から溶質濃度の高い領域 (血球) に流れます。その結果、血球が膨張し、破裂することさえあります。