c. Màng bảo vệ của tế bào vi sinh vật
3.1. SỰ KHUẾCH TÁN VÀ THẨM THẤU [9] 1 Sự khuếch tán
3.1.1. Sự khuếch tán
Khuếch tán có thể hiểu là sự chuyển động của các phân tử từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp hơn. Nguyên nhân của sự chuyển động này là do đặc tính chuyển
động hỗn loạn của các phân tử.
Chất khí khuếch tán nhanh nhất, rồi đến chất lỏng và cuối cùng là chất rắn. Trong một cơ thể sống, các phân tử thường ở trong dung dịch lỏng, ấm và khoảng cách của phân tử được đo bằng những phân số của milimet nên sự khuếch tán là một quá trình rất quan trọng; một axit amin hay một nucleotid trong môi trường lỏng sẽ khuếch tán chừng bằng
đường kính của một tế bào (10 - 50 (m) ít hơn 0,5 giây. Tuy nhiên, trong cơ thể sinh vật, sự khuếch tán không đơn thuần là do nồng độ mà còn tùy thuộc vào các điều kiện ít khi ổn định nơi mà các quá trình sống diễn ra. Ðiều này cần thiết để hiểu được sự khuếch tán theo nghĩa năng lượng tự do của các phân tử tham gia.
Năng lượng tự do (free energy) là năng lượng trong một hệ thống có thể dùng để thực hiện một hoạt động nào đó dưới một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định. Năng lượng tự do được chứa trong các cầu nối cộng hóa trị của đường như glucoz, hay một điện tử được hoạt hóa bởi năng lượng ánh sáng mặt trời lên một qũy đạo cao hơn, hay trong vành đai bao quanh nhân của nguyên tử trong phản ứng hạt nhân.
Sự khuếch tán xảy ra một cách tự phát vì những phân tử sắp xếp có trật tự và có nồng độ cao có năng lượng tự do cao hơn những phân tử phân tán. Một hổn hợp (hay sản phẩm) có năng lượng tự do thấp hơn các chất riêng rẻ ban đầu (hay chất phản ứng). Tốc độ khuếch tán của hai chất nhanh nhất vào lúc bắt đầu phản ứng và chậm dần khi hổn hợp tới mức cân bằng hoàn toàn. Sự khuếch tán là một phản ứng hóa học với năng lượng tự do riêng của nó và nó tùy thuộc vào tính chất của vật chất khuếch tán. Năng lượng tự do là cơ sở có thể ứng dụng rộng rải hơn khuynh dộ nồng độ để hiểu sự khuếch tán. Khuynh độ nồng độ một hướng và khuynh độ nhiệt độ theo chiều ngược lại. Hiệu quả trái ngược của hai khuynh độ tạo ra chuyển động thực của phân tử hoàn toàn tùy thuộc vào năng lượng tự do của hai khuynh độ từ nơi có nhiệt độ cao sang nơi có nồng độ cao.
Khuếch tán là một trong những cách thức để tế bào có thể trao đổi vật chất với môi trường bên ngoài.