分子扩散, 通常简称为扩散, 是分子通过随机
分子运动从高浓度区域向低浓度区域的网状的传播。 扩散的结果是缓慢地将物质混合起来。 在温度恒定的空间中, 忽略外部分子的
相互作用力,
扩散过程的结果是完全混合或达到一种
平衡状态。 数学上,扩散过程通常由
菲克定律描述
脂溶性越高通透性越大,
水溶性越高通透性越小;
非极性分子比极性容易透过,
小分子比
大分子容易透过。具有极性的水分子容易透过是因水分子小,可通过由
膜脂运动而产生的间隙。
非极性的小分子如
O2、
CO2、
N2可以很快透过
脂双层,不带电荷的极性小分子,如水、
尿素、
甘油等也可以透过人工脂双层,尽管速度较慢,分子量略大一点的
葡萄糖、
蔗糖则很难透过,而膜
对带电荷的物质如:H+、Na+、K+、
Cl—、HCO3—是高度不通透的(图5-1)。
事实上细胞的
物质转运过程中,透过脂双层的简单
扩散现象很少,绝大多数情况下,物质是通过载体或者通道来转运的。离子、葡萄糖、
核苷酸等物质有的是通过
质膜上的
运输蛋白的协助,按浓度
梯度扩散进入质膜的,有的则是通过
主动运输的方式进行转运。
简单扩散是
被动运输的基本方式,不需要膜蛋白的帮助,也不消耗
ATP,而只靠膜两侧保持一定的浓度差,通过扩散发生的物质运输。
一般说来, 气体分子(如O2、CO2、N2)、小的不带电的
极性分子(如尿素、
乙醇)、脂溶性的分子等易通过质膜,大的不带电的极性分子(如葡萄糖)和各种带电的极性分子都难以通过质膜。