原形質膜は さまざまな機能を果たしますが、その中には細胞に出入りする物質の制御もあります。 分子拡散 (単に 拡散 とも呼ばれます) は物質輸送の一種であり、その目的は、最初に濃度が異なる 2 つの 溶液 間の平衡を促進することです。これは 物理現象 であり、 熱エネルギー により分子が液体または気体の流体内で絶えず移動し、溶質の濃度の低い領域への移動を促進します。このタイプの輸送は、栄養素の吸収と老廃物の排出を可能にするため、細胞の生命にとって非常に重要です。
したがって、2つの溶液が不平衡にある場合、つまり濃度が異なる場合、溶質分子は、高張媒体と呼ばれる高濃度の媒体から、半低張媒体として知られる低濃度の領域に移動する傾向があります。 。この意味で、溶質の通過は濃度勾配に沿って起こるため、エネルギーの消費を伴わず、キャリアを必要とせずに起こると言われています。同様に、逆方向に、溶媒は溶質が豊富な、より濃縮された溶液に向かって移動することができます。これは 浸透 として知られるプロセスです。最後に、溶液間に平衡が観察され、等張となり、等しい濃度を示します。
ただし、すべての分子が膜を通過できるわけではありません。 脂溶性 、つまり 脂質 に可溶であることなどの特性や、溶質の分子サイズによって、これらの分子が膜を通過する能力が決まります。その結果、ステロイドホルモンなどの脂溶性の高い物質が自由に移動できるようになり、脂質二重層内を溶解して通過しやすくなります。溶質分子のサイズは、輸送速度だけでなく、輸送にも影響を与える可能性があります。溶質の分子運動はランダムに起こります。つまり、分子が移動すると膜に衝突し、膜はそのサイズよりも大きな細孔を見つけると、それを横切って、より低濃度の溶液に向かうことができます。このように、低分子量有機分子はサイズが小さいため、半透膜を容易に拡散できます。同様に、輸送速度は分子のサイズにも影響され、溶質の分子量が大きくなるほど輸送速度は遅くなります。例としては、特定の薬物に加えて、水、酸素 (O 2 )、 二酸化炭素 (CO 2 )、電解質の拡散が挙げられ、これは胎盤関門を越えて母親から胎児まで起こります。また、私たちの呼吸に必要なガス交換には拡散が伴います。このプロセスでは、O 2 が 肺胞から肺毛細血管を通って移動する血液に移動し、CO 2 も 同様に逆方向に移動します。
関与する原子の種類に関連して、拡散は、原子の種類が同じである場合は自己拡散、またはプロセスに異なる種類の原子が関与する場合は相互拡散として分類できます。
細胞の制御に加えて、拡散は部品の表面改質のための冶金工学、ガス精製のためのフィルター、セラミックの製造など、他のプロセスにも応用されています。
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