Difusi sederhana adalah proses dimana aliran molekul terjadi melalui membran permeabel tanpa hanya ada kontribusi eksternal dari energi molekul. Proses difusi seserhana, yang pada akhirnya disebabkan oleh perbedaan konsentrasi molekul antara dua cara yang dipisahkan oleh membran, tidak memerlukan pasokan energi karena kekuatan pendorong utamanya adalah peningkatan total entropi sistem.

Difusi sederhana pada dasarnya adalah difusi zat melalui membran tanpa memerlukan bantuan zat lain, seperti protein. Contoh penting difusi sederhana adalah gas karbon dioksida untuk tumbuhan. Ketika stomata terbuka, ia masuk ke tanaman, sebagai akibat dari pindah dari konsentrasi yang lebih tinggi ke daerah konsentrasi yang lebih rendah.

Dalam proses ini perpindahan molekul terjadi mengikuti gradien konsentrasi, molekul melintasi membran dari media di mana mereka berada dalam konsentrasi yang lebih besar, ke media di mana mereka berada dalam konsentrasi yang lebih rendah.

Proses difusi sederhana dijelaskan oleh Hukum Fick, yang menghubungkan kepadatan aliran molekul dengan perbedaan konsentrasi antara dua media yang dipisahkan oleh membran, koefisien difusi yang sama dan permeabilitas dari membran

Proses difusi sederhana sangat penting untuk pengangkutan molekul kecil melalui membran sel. Ini adalah satu-satunya mekanisme dimana oksigen memasuki sel yang menggunakannya sebagai akseptor akhir elektron dalam rantai pernapasan dan salah satu mekanisme utama regulasi osmotik dalam sel.

Apa itu Difusi

Difusi adalah proses yang tidak dapat dibalik dengan mana sekelompok partikel didistribusikan secara merata dalam suatu media baik kosong atau dibentuk oleh kelompok partikel lain. Proses difusi secara statistik dapat diprediksi secara keseluruhan, meskipun pergerakan setiap partikel yang terisolasi sepenuhnya acak. Difusi didorong oleh pergerakan termal dari partikel-partikel yang membentuk sistem itu dan diproduksi sepanjang garis perbedaan konsentrasi terbesar antara daerah, yaitu, mengikuti gradien konsentrasi.

Dalam sel, permukaan yang memisahkan sistem dari lingkungan sekitarnya adalah membran sel dan pertukaran zat antara sel dan media harus terjadi melalui membran ini. Pertukaran ini sangat penting untuk menjaga integritas sel dan untuk menyediakan berbagai spesies kimia yang diperlukan untuk proses metabolisme yang terjadi secara permanen di dalamnya. Seperti yang kita lihat, zat bergerak didorong oleh gradien potensi kimia atau elektrokimia. Setiap zat dibentuk oleh molekul-molekul yang memiliki jumlah energi panas tertentu yang mengindikasikan gerakan spontan mereka, akibat dari pergerakan termal adalah difusi. Sebagian besar bagian molekul melalui membran sel diproduksi oleh difusi sederhana. Ketika satu molekul lebih terkonsentrasi di satu sisi membran daripada di sisi lain dan membran itu permeabel, ada kecenderungan bagi molekul untuk berdifusi melalui membran demi gradien konsentrasinya. Pemindahan ini terjadi tanpa pengeluaran energi eksternal (transportasi pasif).

Contoh penting difusi adalah pengambilan oksigen sel dengan melakukan respirasi seluler. Oksigen terlarut berdifusi ke dalam sel melalui membran sel. Ketika respirasi sel mengkonsumsi O2 yang masuk, difusi dalam sel akan berlanjut karena gradien konsentrasi mendukung pergerakan ke arah itu. Hal yang sama terjadi, tetapi dalam arah yang berlawanan, dengan karbon dioksida.

Difusi sederhana dalam membran sel

Dalam difusi sederhana melalui membran biologis, molekul terlarut kecil non-polar (tanpa biaya) bergerak langsung melalui membran demi gradien konsentrasi mereka. Oksigen dan karbon dioksida dapat berdifusi dengan cepat melalui membran. Tingkat difusi sederhana berhubungan langsung dengan konsentrasi zat terlarut; Semakin terkonsentrasi zat terlarut, semakin cepat difusi.

Dalam kasus sel hidup, proses difusi sederhana dibentuk melalui membran sel, jadi sebenarnya ada tiga proses difusi berantai, difusi yang terjadi di tengah konsentrasi yang lebih tinggi, difusi yang terjadi pada media pemisahan dan difusi yang terjadi dalam media konsentrasi yang lebih rendah. Karena proses pembatasan kecepatan difusi melalui media pemisahan, model dapat disederhanakan di mana aliran partikel tergantung pada perbedaan konsentrasi antara kedua sisi media pemisahan dan pada jenis interaksi yang disajikan molekul. Ini akan melintasi membran dengan media itu.

Molekul yang dapat dengan mudah melintasi membran sel, karena fenomena ini, hanyalah molekul gas (misalnya CO2, O2), molekul hidrofobik (misalnya benzena) dan molekul polar kecil (misalnya H2O dan etanol) Ini karena molekul hidrofobik dan apolar larut dalam daerah pusat apolar lipid bilayer, dan molekul polar kecil cukup kecil sehingga interaksi yang tidak menguntungkan dikompensasi oleh peningkatan entropi sistem.

Di sisi lain, molekul polar besar seperti glukosa, asam amino dan molekul atau ion bermuatan (Hx +, Na +, Cl + dan Ca2 +) menjalin interaksi yang terlalu kuat dengan media berair di luar lipid bilayer, sehingga mereka merasa sangat tidak menguntungkan dari sudut pandang energi untuk memutuskan interaksi ini untuk melintasi wilayah hidrofobik pusat. Akibatnya, membran biologis praktis tahan terhadap jenis molekul ini, sehingga mereka membutuhkan mekanisme transportasi lain.