Cơ chế vận chuyển chủ yếu của câc chất hoă tan trong nước qua măng lă quâ trình khuyếch tân. Nếu vật chất chuyển động cùng với dòng dung môi theo hướng tổng gradien, gọi lă quâ trình khuyếch tân thuận. Trong trường hợp chỉ tồn tại gradien nồng độ thì vật chất vận chuyển theo hướng gradien nồng độ, gọi lă quâ trình khuyếch tân.
Năm 1856, Fich đê tìm ra định luật khuyếch tân của vật chất. Tốc độ khuyếch tân của vật chất trong một đơn vị thời gian tỷ lệ thuận với gradien nồng độ vă diện tích măng nơi vật chất thấm qua. Biểu thức toân học của định luật Fich:
dx dC . S . D dt dm − = (3.1) dt dm
: tốc độ khuyếch tân của vật chất (gam/giđy).
D : hệ số khuyếch tân. Đối với mỗi chất nó lă một hằng số. Ví dụ với đường mía thì D=0,384, với đường Mantoza thì D=0,373. Đơn vị của hệ số khuyếch tân lă Cm-1. s-1.
S: Diện tích bề mặt măng tế băo nơi vật chất thấm qua (cm2). dx
dC
: gradien nồng độ.
Dấu trừở vế phải của phương trình (3.1) thể hiện sự khuyếch tân của vật chất theo chiều từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp lăm cho sự chính lệch về nồng độ sẽ giảm dần.
Định luật Fich có thểđược trình băy qua dòng khuyếch tân ik, lă lượng vật chất thấm qua một đơn vị diện tích trong một đơn vị thời gian.
dt . S
dm
ik = (3.2)
So sânh phương trình (3.2) với phương trình (3.1) rút ra: dx
dC D
Từ (3.3) suy ra, nếu gradien nồng độ
dx không thay đổi theo thời gian thì dòng khuyếch tân vật chất ik cũng không thay đổi theo thời gian, khi đó tế băo ở trạng thâi cđn bằng dừng.
Từ phương trình (3.1) cho thấy với một chất xâc định thì tốc độ khuyếch tân trong một
đơn vị thời gian chỉ còn phụ thuộc văo gradien nồng độ
dx dC
. Trín thực tế xâc định độ
dăy của măng tế băo lă dx gặp rất nhiều khó khăn vì độ dăy măng thường thay đổi theo sinh lý tế băo như hồng cầu độ dăy của măng thay đổi từ 30 đến văi trăm Angstron ( ). Bởi vậy, hai tâc giả lă Berlien vă Colender đê đưa ra phương trình :
o A o A ) C C ( S . P dt dm 2 1− = (3.4)
C1, C2 lă nồng độ chất ở hai phía của măng tế băo.
P: Hằng số thấm phụ thuộc văo bản chất của câc chất thấm, được xâc định bằng tỉ số giữa lượng vật chất thấm ra bín ngoăi vă lượng vật chất có trong tế băo. Với ion Natri ( Na+ ) thì P = [Na+] thấm ra ngoăi / [ Na+] trong tế băo ([Na+] lă nồng độ ion Natri).
Khuyếch tân lă quâ trình vận chuyển thụđộng của câc chất hoă tan trong nuớc nín nếu xảy ra cơ chế khuyếch tân liín hợp tức lă sự vận chuyển đồng thời hai chất cùng một lúc nín hằng số thấm không chỉ liín quan tới một chất mă còn liín quan tới chất khuyếch tân liín hợp. Ví dụ sự khuyếch tân của Na+ có liín quan tới sự khuyếch tân của K+ nín hằng số thấm phụ thuộc cả văo Na+ lẫn K+.
Ngoăi quâ trình khuyếch tân thường, sự xđm nhập của vật chất văo trong tế băo còn được thực hiện theo cơ chế khuyếch tân trao đổi vă khuyếch tân liín hợp.
-Khuyếch tân trao đổi : bằng phương phâp đồng vị phóng xạđânh dấu, câc nhă khoa học phât hiện ra rằng Na+ vă câc ion khâc ở hồng cầu thường được thay thế bởi chính ion đó
ở môi trường bín ngoăi. Theo Uxing, quâ trình trao đổi Na+ ở bín trong vă bín ngoăi măng có sự tham gia của chất mang ( hay chất chuyển ). Đầu tiín chất mang liín kết với Na+ở trong nội băo sau đó vận chuyển ra bín ngoăi măng. Ở bín ngoăi, Na+ở trong tế
băo được giải phóng còn Na+ có sẵn ở môi trường bín ngoăi lại liín kết với chất mang vă
được vận chuyển văo trong nội băo. Ở trong tế băo, Na+ có nguồn gốc từ môi trường lại
được giải phóng còn chất mang lập lại quâ trình trao đổi ion tiếp theo. Quâ trình khuyếch tân trao đổi Na+ vẫn đảm bảo nồng độ Na+ở hai phía của măng không thay đổi.
-Khuyếch tân liín hợp : lă quâ trình vận chuyển của chất năy có liín quan tới quâ trình vận chuyển của chất khâc hoặc lă tạo phức chất với một chất khâc. Ví dụ sự vận chuyển của Na+ ra bín ngoăi tế băo có liín quan tới sự vận chuyển của K+ văo trong tế băo. Nếu dùng tâc nhđn ngoăi ức chế dòng vận chuyển ra của Na+ thì dòng vận chuyển văo của K+ cũng bị ức chế theo. Khuyếch tân liín hợp theo kiểu tạo phức chất được đưa ra để giải thích sự xđm nhập của glucose, glixerin, axit amin vă một số chất khâc văo trong tế băo. Glucose hầu như không tan trong lipit vă có kích thước lớn hơn kích thước siíu lỗ nhưng glucose lại thấm qua măng rất nhanh. Cơ chế thấm của glucose được giải thích do phđn tử glucose (kí hiệu lă G) kết hợp với chất mang (kí hiệu lă M) tạo thănh phức chất (kí hiệu lă GM) vă phức chất năy lại hoă tan tốt trong lipit nín thấm văo tế băo rất nhanh. Ở trong tế băo
băo, tham gia văo vận chuyển phđn tử glucose tiếp theo.