Esquema de los efectos de la difusión de moléculas a través de una membrana celular

Difusión simple

Esquema de los efectos de la difusión de moléculas a través de una membrana celular.

Se denomina difusión simple al proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. Este proceso, que en última instancia se encuentra determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana; no requiere de un aporte de energía debido a que su principal fuerza impulsora es el aumento de la entropía total del sistema.

En este proceso el desplazamiento de las moléculas se produce siguiendo el gradiente de concentración, las moléculas atraviesan la membrana desde el medio donde se encuentran en mayor concentración, hacia el medio donde se encuentran en menor concentración.

El proceso de difusión simple se encuentra descrito por las Leyes de Fick, las cuales relacionan la densidad del flujo de las moléculas con la diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana, el coeficiente de difusión de las mismas y la permeabilidad de la membrana.

El proceso de difusión simple es de vital importancia para el transporte de moléculas pequeñas a través de lasmembranas celulares. Es el único mecanismo por el cual el oxígeno ingresa a las células que lo utilizan como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria y uno de los principales mecanismos de regulación osmótica en las células.

Índice

[ocultar]

1 Generalidades

1.1 Difusión

1.2 En las membranas celulares

2 Leyes de Fick en la difusión simple

3 Segunda ley de Fick (ecuación de difusión)

4 Véase también

5 Bibliografía

Generalidades

Difusión[

Artículo principal: Difusión (física).

Difusión es el proceso irreversible por el cual un grupo de partículas se distribuye de manera uniforme en un medio ya sea vacío o formado por otro grupo de partículas. Este proceso es estadísticamente predecible en conjunto, aunque el movimiento de cada partícula aislada es totalmente aleatorio. Se encuentra impulsado por el movimiento térmico de las partículas que componen ese sistema y se produce siguiendo las líneas de mayor diferencia de concentración entre regiones, esto es, siguiendo los gradientes de concentración.

En las membranas celulares

En el caso de las células vivas, el proceso de difusión simple se establece a través de la membrana celular, por lo que de hecho existen tres procesos de difusión encadenados, una difusión que ocurre en el medio de mayor concentración, una difusión que ocurre en el medio de separación y una difusión que ocurre en el medio de menor concentración. Como el proceso limitante de la velocidad es la difusión a través del medio de separación, se puede simplificar un modelo donde el flujo de partículas depende de la diferencia de concentración entre ambos lados del medio de separación y del tipo de interacciones que presente la molécula que va a atravesar la membrana con ese medio.

Las moléculas que pueden atravesar con facilidad las membranas celulares, debido a este fenómeno, son únicamente las de los gases (por ejemplo CO2, O2), las moléculas hidrofóbicas (por ejemplo benceno) y las moléculas polares pequeñas (por ejemplo H2O y etanol), esto es así debido a que las moléculas hidrofóbicas y apolares son solubles en la región central apolar de la bicapa lipídica, y las moléculas polares pequeñas son lo suficientemente pequeñas como para que las interacciones desfavorables se vean compensadas por un aumento de la entropía del sistema. Por otra parte, las moléculas polares grandes tales como la glucosa, los aminoácidos y las moléculas cargadas o iones (H+, Na+, Cl+ y Ca2+) establecen interacciones demasiado fuertes con el medio acuoso fuera de la bicapa lipídica, por lo que les resulta muy desfavorable desde el punto de vista energético romper estas interacciones para atravesar la región central hidrofóbica. Como consecuencia las membranas biológicas son prácticamente impermeables a este tipo de moléculas, por lo que requieren de otros mecanismos de transporte.

Leyes de Fick en la difusión simple

Para

...