Difuzija i membranska propustljivost
Difuzija je neto kretanje supstance nastalo iz slučajnog molekularnog kretanja i nejednakih uslova sa dvije strane posmatrane granice. Membranska propustljivost određuje koliko lako supstanca može preći tu granicu. Ovi pojmovi nisu isti: veliki gradijent ne daje veliki tok ako je put gotovo zatvoren, a veoma propustljiva membrana ne stvara neto tok bez odgovarajuće pogonske razlike.
Molekularno kretanje i neto tok
Molekuli prelaze granicu u oba smjera. Ako su koncentracije jednake i nema drugih pogonskih razlika, suprotni jednosmjerni tokovi se uravnotežuju. Neto tok tada može biti nula iako pojedinačni molekuli i dalje prelaze. Difuziona ravnoteža zato ne znači nepokretnost.
Za električno neutralnu supstancu koncentracioni gradijent predstavlja osnovni pogon u jednostavnom modelu. Veća koncentracija znači više molekula dostupnih da krenu iz tog prostora, pa nastaje neto prenos prema nižoj koncentraciji. Za jon je potrebno uključiti i električni potencijal: tok može ići protiv koncentracione razlike ako električna komponenta elektrohemijskog gradijenta to nadvlada.
Fickov odnos
- Simboli
- Q neto prenos iz prostora 1 u prostor 2, P koeficijent propustljivosti, A površina, C1 i C2 koncentracije
- Jedinice
- Q u mol/s kada je P u m/s, A u m² i C u mol/m³
- Uslovi i pretpostavke
- Neutralna supstanca, stalna propustljivost i geometrija, pozitivan tok definisan od 1 prema 2, bez aktivnog transporta
Izraz razdvaja pogonsku razliku od sposobnosti granice da propušta supstancu. Ako se razlika koncentracija udvostruči uz nepromijenjene ostale uslove, udvostručuje se i prenos u ovom modelu. To je algebra modela, a ne normalna fiziološka vrijednost. Ako se površina smanji, tok opada i kada su koncentracije ostale iste.
Koeficijent propustljivosti objedinjuje osobine supstance i membrane, uključujući rastvorljivost u membrani, difuziono kretanje i efektivnu debljinu puta. Deblja granica uglavnom usporava prenos, dok veća raspoloživa površina povećava ukupni prenos. Mora se razlikovati tok po jedinici površine od ukupnog prenosa kroz cijelu površinu.
Put kroz lipide i put kroz proteine
Mali lipofilni molekuli mogu prelaziti lipidnu fazu relativno lako. Za jone je hidrofobna unutrašnjost veliki energetski problem, pa prelaz uglavnom zahtijeva proteinski put. Voda može prolaziti i kroz specijalizovane akvaporinske kanale. Propustljivost zato pripada određenoj supstanci u određenoj membrani, a ne membrani kao jednoj univerzalnoj osobini.
Kanali omogućavaju prolaz kroz vodeni put kada su otvoreni. Selektivnost zavisi od osobina pora i interakcije sa molekulom ili jonom. Otvaranje i zatvaranje kanala mijenja funkcijsku propustljivost bez potrebe da se promijeni koncentracioni gradijent. Nervni impuls je primjer brzog korištenja ovog mehanizma.
Olakšana difuzija i zasićenje
Olakšana difuzija koristi nosač, ali supstancu prenosi niz njen elektrohemijski gradijent. Neposredna energija ATP-a nije potrebna za taj prenos. Nosač veže supstancu i mijenja oblik da bi je učinio dostupnom drugoj strani membrane.
Broj i brzina ciklusa nosača su ograničeni. Pri maloj koncentraciji povećanje dostupne supstance može znatno povećati tok. Kada je većina nosača zauzeta, dalji porast koncentracije ima manji efekat i tok se približava transportnom maksimumu. Ovakvo zasićenje razlikuje nosač od jednostavnog linearnog difuzionog modela.
Strukturno slične supstance mogu se takmičiti za isti nosač. Time se propustljivost u funkcijskom smislu može promijeniti i bez promjene lipidne membrane. Olakšana difuzija zato je selektivna i regulisana, ali ne postaje aktivni transport samo zato što koristi protein.
Regulacija i integracija
Ćelija može mijenjati broj transportera na površini, vjerovatnoću otvaranja kanala i dostupnu površinu za razmjenu. Na tok utiče i obnavljanje rastvora uz membranu: ako se supstanca nakuplja neposredno uz izlaznu stranu, lokalni gradijent slabi. Krvotok i pokretanje tečnosti mogu održavati razliku potrebnu za dalji prenos.
U plućima difuzija povezuje alveolarni prostor i kapilarnu krv. U epitelu crijeva ili bubrega ukupni transport uključuje više uzastopnih membrana i često aktivno održavan gradijent. Jedna difuziona etapa zato se ne smije poistovjetiti sa energetskim karakterom cijelog transcelularnog procesa.
Klinička korelacija
Povećanje efektivne debljine difuzione barijere ili gubitak raspoložive površine može smanjiti razmjenu gasova. Mehanizam ne zahtijeva da se promijeni sam identitet gasa: mijenja se put kojim on prolazi. Ovaj odnos objašnjava funkcijsku posljedicu barijere, ali ne određuje uzrok poremećaja niti postupak liječenja.
Zapamti
- Neto tok može biti nula uz stalno dvosmjerno molekularno kretanje.
- Gradijent, površina i propustljivost zajedno određuju prenos.
- Olakšana difuzija koristi nosač i može se zasititi, ali ostaje pasivna.
Izvori
- Hall JE, Hall ME. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 15. izdanje. Elsevier, 2026. Primarna literatura.
- Costanzo LS. BRS Physiology. 7. izdanje. Wolters Kluwer, 2019.
- Boron WF, Boulpaep EL. Medical Physiology: A Cellular and Molecular Approach. Ažurirano drugo izdanje. Saunders, 2012.
Literatura je korištena za internu provjeru. Tekst je originalno objašnjenje činjenica, bez preuzetih pasusa, tabela, ilustracija ili grafikona. Dopunska nezavisna provjera kliničkih mehanizama:
- Hall JE, Hall ME. Guyton and Hall Textbook of Medical Physiology. 15. izdanje, 2026. PDF stranica 517.
Napravi besplatan nalog da nastaviš sa čitanjem
Ostatak ovog članka, cijeli wiki i alati za učenje otključavaju se jednim klikom. Bez kartice, bez pretplate.