擴散作用
擴散作用指的是分子通過隨機分子運動由高濃度區域向低濃度區域傳遞的現象。擴散作用是一種自然發生的現象,它不必藉外界力量即可發生;若有外力參與,則會加速擴散。例如在一杯水中滴入紅色染液,於開始時只有滴染液的部位呈現紅色,其他部位的水仍是無色;隨時間繼續觀察,可看到紅色染液從原來滴入處慢慢向四周擴散,終於整杯水均成紅色。
擴散作用的特性
細胞膜的擴散作用
擴散作用指的是分子通過隨機分子運動由高濃度區域向低濃度區域傳遞的現象。擴散作用是一種自然發生的現象,它不必藉外界力量即可發生;若有外力參與,則會加速擴散。例如在一杯水中滴入紅色染液,於開始時只有滴染液的部位呈現紅色,其他部位的水仍是無色;隨時間繼續觀察,可看到紅色染液從原來滴入處慢慢向四周擴散,終於整杯水均成紅色。
擴散作用的特性
- 同一溫度下,分子由濃度高的地方往濃度低的地方運動 ,兩邊濃度相差越大,擴散速率越快。
- 自然發生,不必消耗能量(ATP),即可進行此擴散作用。
- 擴散速率:氣體分子 > 液體分子 > 固體分子
細胞膜的擴散作用
- 種類
- 簡單擴散(simple diffusion):大小能直接通過親脂性脂雙層細胞膜的小分子、不帶電、非極性物質,即可由濃度高往濃度低方向移動,直到系統呈現擴散平衡後,物質仍保持動態性雙向均衡擴散。例如氧氣、二氧化碳、氮氣、水、尿素、酒精、甘油、有機溶劑苯(benzene,C6H6) 和脂溶性激素如性荷爾蒙等。
- 促進性擴散(facilitated diffusion):必須藉由膜上之通道蛋白或載體蛋白完成擴散作用,也是不耗能,但速度比簡單擴散更快(註:在運輸蛋白未飽和的情況下)。例如較大分子葡萄糖、胺基酸利用載體蛋白運輸,帶電鉀離子、鈉離子、鈣離子利用離子通道蛋白運輸,水分子也可利用水通道蛋白快速滲透通過細胞膜。
- 註:滲透作用(osmosis) 是指水分子以擴散方式通過半透膜的作用。
- 促進性擴散特點:
- 比自由擴散轉運速率高
- 存在最大轉運速率;在一定限度內運輸速率同物質濃度成正比。如超過一定限度,濃度再增加,運輸也不再增加。因膜上載體蛋白的結合位點已達飽和
- 有特異性(specificity),即與特定溶質結合。這類特殊的載體蛋白主要有載體蛋白和通道蛋白兩種類型
擴散形式示意圖 (a) 簡單擴散 (b) (c)促進性擴散 (d) 水孔蛋白(水的滲透作用)