Диффузия

Диффузия — это необратимый процесс самопроизвольного выравнивания концентрации молекул или ионов одного вещества в среде другого вещества (газ, жидкость, твёрдое тело). Это фундаментальное явление, лежащее в основе многих биологических процессов.

Ключевые характеристики:

• Движущей силой является градиент концентрации — разница в количестве частиц вещества в разных областях системы.
• Частицы перемещаются из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.
• Процесс продолжается до достижения динамического равновесия, когда концентрация становится одинаковой во всём объёме, но движение частиц не прекращается.

Примеры в биологии:

• Поступление кислорода из лёгочных альвеол в кровь и углекислого газа — из крови в альвеолы.
• Проникновение питательных веществ и минеральных солей в клетки растений и животных через мембраны.
• Распространение запахов в воздухе.

Современный контекст

В современной биологии диффузия рассматривается как пассивный транспорт, не требующий затрат энергии клеткой. Её скорость зависит от многих факторов:

• Величины градиента концентрации.
• Температуры среды.
• Размера и массы диффундирующих частиц.
• Свойств среды (например, вязкости).

В клетках чистая диффузия через липидный бислой возможна только для небольших неполярных молекул (кислород, углекислый газ). Для полярных молекул и ионов существуют специализированные мембранные белки (каналы, переносчики), которые облегчают их транспорт по механизму облегчённой диффузии, также не требующей энергии.