2) перенос растворителя через полупроницаемую мембрану
3) перемещение вещества под влияние гидростатического давления
4) транспорт вещества против градиента концентрации за счет потребления энергии АТФ
Диффузия — это пассивное перемещение частиц из области с более высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией вследствие их хаотического теплового движения. Процесс продолжается до выравнивания концентраций и не требует непосредственного расходования энергии АТФ. Для ионов направление движения определяется не только концентрационным, но и электрическим градиентом; их суммарное влияние называют электрохимическим градиентом.
Диффузия может происходить непосредственно через липидный бислой мембраны либо с участием белков-переносчиков и ионных каналов. Скорость процесса возрастает при увеличении разности концентраций и площади мембраны, а также при уменьшении её толщины и повышении проницаемости для данного вещества. Так транспортируются, например, кислород и углекислый газ через альвеолярно-капиллярную мембрану, что имеет принципиальное значение для газообмена.
Перенос растворителя через полупроницаемую мембрану относится к осмосу, а движение жидкости под действием гидростатического давления — к фильтрации. Перемещение вещества против концентрационного или электрохимического градиента с использованием энергии АТФ является активным транспортом. Поэтому определяющим признаком диффузии служит движение по градиенту без затрат метаболической энергии.
| Процесс | Направление перемещения | Источник энергии | Основной механизм или пример |
|---|---|---|---|
| Простая диффузия | По концентрационному градиенту | Не требуется | Прохождение O2, CO2 и липофильных молекул через липидный бислой |
| Облегчённая диффузия | По концентрационному или электрохимическому градиенту | Не требуется | Перенос через ионные каналы или специфические белки-переносчики; характеризуется избирательностью и насыщаемостью |
| Осмос | Перемещение растворителя в сторону большей концентрации растворённых веществ | Не требуется | Движение воды через полупроницаемую мембрану; зависит от осмотического давления |
| Фильтрация | Движение жидкости и небольших растворённых частиц по градиенту давления | Гидростатическое давление | Фильтрация плазмы в клубочках почек и обмен жидкости в микроциркуляторном русле |
| Первично-активный транспорт | Против концентрационного или электрохимического градиента | Гидролиз АТФ | Работа Na+/K+-АТФазы, поддерживающей мембранный потенциал и клеточный ионный состав |
| Вторично-активный транспорт | Одно вещество перемещается против своего градиента | Энергия градиента другого иона, созданного АТФазой | Натрий-зависимый котранспорт глюкозы в эпителии кишечника и почечных канальцев |
В клинической физиологии диффузионный перенос оценивают с учётом проницаемости барьера, площади обмена и расстояния, которое проходит вещество. Нарушение диффузии через альвеолярно-капиллярную мембрану может приводить к гипоксемии, особенно при её утолщении или уменьшении площади газообмена. В лабораторной практике принципы диффузии используются при мембранном разделении, диализе и распространении веществ в питательных средах. При этом самопроизвольное движение всегда направлено в сторону уменьшения градиента, если внешняя энергия не используется.