基本介紹
- 中文名：擴散作用
- 藉蛋白質通道：channel protein
- 單純擴散作用：simple diffusion
- 分子簡式：A-P~P~P
地質,細胞生物學與化學,理解,延伸,
地質
細胞生物學與化學
一擴散作用特徵
物質及擴散作用經細胞膜進出細胞時，有如下兩種共同的特性：
⒈物質的擴散方向受物質濃度梯度影響。即細胞內外某物質的濃度若不同時，則物質會由高濃度擴散到低濃度的地方，若兩邊濃度相差越大，則物質的擴散速率越快。
⒉不必消耗ATP，即可進行此擴散作用。
理解
分子簡式A-P~P~P，式中的A表示腺苷，T表示三個，P代表高能磷酸基，“-”表示普通的磷酸鍵，“~”代表一種特殊的化學鍵，稱為高能磷酸鍵。 動物是由線粒體的呼吸產生 植物體是由葉綠體的光合作用和呼吸作用產生 結構式及球棍模型。ATP在ATP水解酶的作用下遠離A（腺苷）的“~”斷裂，ATP水解成ADP+Pi（游離磷酸團）+能量。
ATP是一種高能磷酸化合物，在細胞中，它與ADP的相互轉化實現貯能和放能，從而保證細胞各項生命活動的能量供應。生成ATP的途徑主要有兩條：一條是植物體內含有葉綠體的細胞，在光合作用的光反應階段生成ATP；另一條是所有活細胞都能通過細胞呼吸生成ATP。
延伸
（一）無氧代謝：劇烈運動時，體內處於暫時缺氧狀態， 在缺氧狀態下體內能源物質的代謝過程，稱為無氧代謝。它包括以下兩個供能系統。 ①非乳酸能（ATP—CP）系統—一般可維持10秒肌肉活動 無氧代謝 ②乳酸能系統—一般可維持1~3分的肌肉活動 非乳酸能（ATP—CP）系統和乳酸能系統是從事短時間、 劇烈運動肌肉供能的主要方式。ATP釋放能量供肌肉收縮的時間僅為1~3秒， 要靠CP分解提供能量，但肌肉中CP的含量也只能夠供ATP合成後 分解的能量維持6~8秒肌肉收縮的時間。因此， 進行10秒以內的快速活動主要靠ATP—CP系統供給肌肉收縮時的能量。 乳酸能系統是持續進行劇烈運動時，肌肉內的肌糖元在缺氧狀態下進行酵解， 經過一系列化學反應，最終在體內產生乳酸，同時釋放能量供肌肉收縮。 這一代謝過程，可供1~3分左右肌肉收縮的時間。
二、擴散作用的類別
有些物質擴散時是受到細胞膜中蛋白質所調控，此稱為「促進的擴散作用」（facilitated diffusion）。而有些物質則不受到細胞膜中蛋白質所調控，此稱為「單純的擴散作用」 (simple diffusion）。
⒈單純的擴散作用（simple diffusion)
一般氣體分子的擴散屬此類，也就是生物體的氣體交換(如動物細胞進行呼吸作用時，吸入氧氣，放出二氧化碳，植物行光合作用時，吸收二氧化碳，放出氧氣），均是此「單純的擴散作用」。由於此類的擴散作用不受細胞膜中蛋白質或載體（carrier）所影響，所以細胞膜對這些氣體分子的擴散作用沒有調控能力。此類的擴散作用猶如一家烤肉萬家香的香味擴散作用，均是屬「自然發生」的現象。不過二氧化碳溶於水後，變成 HCO3-（即CO2+H2O -->HCO3-+H+）時，則不能再以單純的擴散作用進出細胞。
⒉促進擴散作用（facilitated diffusion)此類擴散作用需要細胞膜中蛋白質的協助才能進行，惟因細胞膜中協助物質擴散作用的蛋白質性質不同，所以此類擴散作用又可分為如下兩種:
⑴藉蛋白質通道（channel protein）的擴散作用。數個蛋白質於細胞膜中形成通道（channel），物質必需經由此通道才能進出細胞。此通道管制物質進出有其專一性，即某一種通道只允許某一種物質進出細胞;目前已知的通道蛋白質均是屬於離子專用的通道，如K+、Na+的專用通道等。雖然細胞膜中有此通道，且通道具專一性，可是物質並非全天候可自由經此通道進出細胞，因為通道的一端尚有門（gate）管制著，當通道開門的時候，物質才能進出，當通道關門的時候，物質則不能進出細胞。雖然此通道開門關門機制仍不很清楚，可是生物本身的某種生理需求，或是周圍環境因素變化（如光照），都可影響此通道門的開關。
⑵藉載體蛋白質（carrier protein）的擴散作用。必借著細胞膜中的載體蛋白質的攜帶，物質才能擴散進出細胞。此載體管制物質進出有其專一性，即某一種載體只攜帶某一種特定物質進出細胞。
以上所述三種物質擴散作用（即單純擴散、藉通道蛋白質擴散作用和藉載體蛋白質擴散作用），均不需要能量ATP的供給，一般稱為「被動運輸（或輸送）」（Passive absorption或passive transport）。
