
【化】 passive diffusion
passivity
diffuse; pervasion; proliferate; spread
【计】 scattering
【化】 scatter
【医】 diffuse; diffusion; extensioin; generalization; generalize; irradiation
被动扩散(Passive Diffusion)是物质跨生物膜运输的基础形式,指分子或离子从高浓度区域向低浓度区域自发移动的过程,无需消耗细胞能量。该现象遵循物理扩散原理,由浓度梯度驱动,常见于氧气、二氧化碳及脂溶性分子(如甾体激素)的跨膜运输。
根据细胞膜结构模型,被动扩散的实现依赖于细胞膜的双层磷脂结构。非极性分子可直接穿透脂质双分子层,极性小分子(如水)则通过膜蛋白形成的通道扩散。扩散速率与分子大小、脂溶性和浓度梯度呈正相关。
在药理学领域,被动扩散是大多数药物吸收的主要机制。药物分子通过胃肠上皮细胞时,其生物利用度往往取决于该药物的脂水分配系数。美国国立卫生研究院(NIH)的研究表明,约70%的口服药物依赖被动扩散完成吸收(来源:www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK557544)。
与主动运输相比,被动扩散具有以下特征:
该过程的数学描述遵循菲克扩散定律: $$ J = -D frac{dc}{dx} $$ 其中J表示扩散通量,D为扩散系数,dc/dx为浓度梯度。
“被动扩散”是一个跨学科术语,在不同领域有不同解释,以下是主要应用场景的详细说明:
指物质顺浓度梯度通过细胞膜的过程,不消耗细胞能量(ATP)。例如氧气和二氧化碳在肺泡与血液间的交换。特点包括:
描述溶质分子在溶剂中的自发分布现象,遵循菲克定律: $$ J = -Dfrac{partial phi}{partial x} $$ 其中$J$是扩散通量,$D$为扩散系数,$phi$为浓度梯度。
指污染物在介质(空气/水/土壤)中的自然迁移,如PM2.5在大气中的扩散。影响因素包括:
特征 | 被动扩散 | 主动运输 |
---|---|---|
能量消耗 | 无需ATP | 需要ATP |
运输方向 | 顺浓度梯度 | 逆浓度梯度 |
载体蛋白 | 无(或协助扩散) | 必需 |
需通道蛋白或载体蛋白帮助的被动运输形式,如葡萄糖进入红细胞的过程。这类扩散具有:
该过程在药物递送(如透皮吸收)、环境修复等领域有重要应用价值。具体机制可能因研究领域不同存在细节差异,建议结合具体语境理解。
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