Diffusion : transport passif et diffusion facilitée

La diffusion est la tendance des molécules à se répandre dans un espace disponible. Cette tendance est le résultat de l'énergie thermique intrinsèque (chaleur) présente dans toutes les molécules à des températures supérieures au zéro absolu.





Une façon simplifiée de comprendre ce concept est d'imaginer une rame de métro bondée à New York. Aux heures de pointe, la plupart veulent se rendre au travail ou à la maison le plus tôt possible, alors beaucoup de gens se précipitent dans le train. Certaines personnes peuvent ne pas se tenir à plus d'un souffle l'une de l'autre. Lorsque le train s'arrête dans les gares, les passagers descendent. Les passagers qui étaient entassés les uns contre les autres commencent à se disperser. Certains trouvent des sièges, d'autres s'éloignent de la personne à côté de laquelle ils venaient de se tenir.

Ce même processus se produit avec les molécules. Sans autres forces extérieures à l'œuvre, les substances se déplaceront ou se diffuseront d'un environnement plus concentré vers un environnement moins concentré. Aucun travail n'est effectué pour cela. La diffusion est un processus spontané. Ce processus est appelé transport passif.



Diffusion et transport passif

Diffusion passive

Illustration de la diffusion passive. Steven Berg

Le transport passif est la diffusion de substances à travers un membrane . C'est un processus spontané et l'énergie cellulaire n'est pas dépensée. Les molécules se déplaceront de l'endroit où la substance est plus concentrée vers l'endroit où elle est moins concentrée.




« Ce dessin animé illustre la diffusion passive. La ligne pointillée est destinée à indiquer une membrane qui est perméable aux molécules ou aux ions illustrés par des points rouges. Initialement, tous les points rouges sont à l'intérieur de la membrane. Au fil du temps, il y a une diffusion nette des points rouges hors de la membrane, suivant leur gradient de concentration. Lorsque la concentration de points rouges est la même à l'intérieur et à l'extérieur de la membrane, la diffusion nette cesse. Cependant, les points rouges diffusent toujours dans et hors de la membrane, mais les taux de diffusion vers l'intérieur et vers l'extérieur sont les mêmes, ce qui entraîne une diffusion nette d'O.'—Dr. Steven Berg, professeur émérite, biologie cellulaire, Winona State University.

Bien que le processus soit spontané, la vitesse de diffusion de différentes substances est affectée par la perméabilité de la membrane. Depuis membranes cellulaires sommes sélectivement perméable (seules certaines substances peuvent passer), différentes molécules auront des vitesses de diffusion différentes.

Par exemple, l'eau se diffuse librement à travers les membranes, un avantage évident pour cellules puisque l'eau est cruciale pour de nombreux processus cellulaires. Certaines molécules doivent cependant être aidées à travers le phospholipide bicouche de la membrane cellulaire par un processus appelé diffusion facilitée.

Diffusion facilitée

Diffusion facilitée

La diffusion facilitée implique l'utilisation d'une protéine pour faciliter le mouvement des molécules à travers la membrane. Dans certains cas, les molécules traversent des canaux à l'intérieur de la protéine. Dans d'autres cas, la protéine change de forme, laissant passer les molécules. Mariana Ruiz Villarreal

La diffusion facilitée est un type de transport passif qui permet aux substances de traverser les membranes à l'aide de protéines de transport . Certaines molécules et certains ions tels que le glucose, les ions sodium et les ions chlorure sont incapables de traverser le phospholipide bicouche de membranes cellulaires . Grâce à l'utilisation du canal ionique protéines et des protéines porteuses qui sont intégrées dans la membrane cellulaire, ces substances peuvent être transportées dans le cellule .



Les protéines du canal ionique permettent à des ions spécifiques de passer à travers le canal protéique. Les canaux ioniques sont régulés par la cellule et sont soit ouverts soit fermés pour contrôler le passage des substances dans la cellule. Les protéines porteuses se lient à des molécules spécifiques, changent de forme, puis déposent les molécules à travers la membrane. Une fois la transaction terminée, les protéines retournent à leur position d'origine.

Osmose

Osmose dans les cellules sanguines

L'osmose est un cas particulier de transport passif. Ces cellules sanguines ont été placées dans des solutions avec différentes concentrations de soluté. Mariana Ruiz Villarreal



Osmose est un cas particulier de transport passif. En osmose, l'eau diffuse d'une solution hypotonique (faible concentration de soluté) vers une hypertonique (concentration élevée de soluté). D'une manière générale, la direction de l'écoulement de l'eau est déterminée par la concentration de soluté et non par la nature des molécules de soluté elles-mêmes.

Par exemple, jetez un oeil à cellules sanguines qui sont placés dans des solutions d'eau salée de différentes concentrations (hypertonique, isotonique et hypotonique).



  • UN hypertonique concentration signifie que la solution d'eau salée contient une concentration plus élevée de soluté et une concentration plus faible d'eau que les cellules sanguines. Le fluide s'écoulerait de la zone de faible concentration de soluté (les cellules sanguines) vers une zone de forte concentration de soluté (solution aqueuse). En conséquence, les cellules sanguines vont rétrécir.
  • Si la solution d'eau salée est isotonique il contiendrait la même concentration de soluté que les cellules sanguines. Le fluide circulerait également entre les cellules sanguines et la solution aqueuse. En conséquence, les cellules sanguines resteront de la même taille.
  • Le contraire d'hypertonique, un hypotonique signifie que la solution d'eau salée contient une concentration inférieure de soluté et une concentration supérieure d'eau que les cellules sanguines. Le fluide s'écoulerait de la zone de faible concentration de soluté (solution aqueuse) vers une zone de forte concentration de soluté (les cellules sanguines). En conséquence, les cellules sanguines gonflent et peuvent même éclater.