Prosty proces dyfuzji i przykłady

The prosta transmisja jest fizycznym procesem, w którym substancje przemieszczają się z regionu, w którym są bardzo skoncentrowane, do obszarów, w których stężenie tej substancji jest niższe. Prosta dyfuzja jest spontanicznym procesem, który nie wymaga energii, ale jest promowany przez gradient stężenia.

Rozpuszczone substancje nazywane są substancjami rozpuszczonymi, poruszają się przez roztwór (lub gaz) przez przypadkowe ruchy. Losowy ruch jest definiowany jako ruch, który zachodzi przypadkowo, gdy nie ma regularnego porządku lub układu, w którym ruchy cząstek zmieniają się w roztworze lub gazie.

Jeśli cząsteczki są wystarczająco małe, ta prosta dyfuzja może nastąpić przez błony komórkowe, między poszczególnymi tworzącymi ją fosfolipidami. Membrany mogą być przepuszczalne, wodoodporne lub półprzepuszczalne.

Przepuszczalna membrana to taka, która umożliwia przechodzenie każdej substancji, nieprzepuszczalna membrana nie przechodzi przez żadną substancję, a półprzepuszczalna membrana pozwala jedynie na przejście pewnych substancji.

Indeks

• 1 Prosty proces dyfuzji
• 2 Proste przykłady transmisji
  • 2.1 Wymiana gazu w układzie oddechowym
  • 2.2 Rozpowszechnianie herbaty w gorącej wodzie
• 3 Różnice między prostą dyfuzją a ułatwioną dyfuzją
• 4 Różnice między prostą dyfuzją a osmozą
• 5 referencji

Prosty proces dyfuzji

Prosta dyfuzja jest przeprowadzana przez działania wiązań wodorowych, które powstają między cząsteczkami wody i rozpuszczonymi w niej substancjami rozpuszczonymi. Cząsteczki wody poruszają się losowo i ostatecznie otaczają pojedyncze rozpuszczone cząsteczki, co maksymalizuje możliwość tworzenia wiązań wodorowych.

Tak więc, jeśli mieszanina substancji została wytworzona w wodzie, początkowo substancja byłaby skoncentrowana w jednym miejscu, początkowym. W tym czasie gradient stężenia jest bardzo wysoki.

W miarę upływu czasu cząsteczki poruszają się i zderzają ze sobą; Ten ruch sprzyja tworzeniu się wiązań między cząstkami substancji rozpuszczonej i rozpuszczalnika. Łącza te są jednak szybko łamane, ponieważ są bardzo słabe i jest to właściwość, która pozwala na ich rozłożenie w przestrzeni, aż do osiągnięcia równowagi..

W tym momencie, gdy substancja rozpuszczona jest równomiernie rozłożona w roztworze, siła gradientu stężenia kończy się.

Proste przykłady transmisji

Wymiana gazów w układzie oddechowym

W układzie oddechowym zwierząt płucnych stale wymienia się tlen (O2) i dwutlenek węgla (CO2). Zwierzęta absorbują tlen i wydalają dwutlenek węgla przez prostą dyfuzję.

W płucach stężenie tlenu jest wyższe niż we krwi, więc między tymi dwoma regionami występuje gradient stężenia, co powoduje promowanie dyfuzji tlenu z płuc do krwi..

Podobnie, mając więcej cząsteczek dwutlenku węgla we krwi niż w płucach, będą one miały tendencję do przemieszczania się z krwi do płuc.

Rozpowszechnianie herbaty w gorącej wodzie

Kiedy przygotowujesz filiżankę herbaty, początkowo jest tylko gorąca woda bez rozpuszczonej substancji. Umieszczając torebkę z herbatą w gorącej wodzie, zaczyna ona uwalniać cząsteczki herbaty z worka - tam, gdzie jest wyższe stężenie herbaty - do wody, gdzie stężenie herbaty jest niższe.

Ruchowi cząsteczek sprzyja początkowy gradient stężenia herbaty. W końcu dyfuzja herbaty powoduje, że stężenia wyrównują się w kubku, a roztwór staje się jednorodny (wygląda na ten sam kolor). W tym momencie nie ma gradientu stężenia.

Różnice między prostą dyfuzją a ułatwioną dyfuzją

- W prostej dyfuzji cząstki swobodnie przekraczają błonę komórkową, bez „pomocy” innych struktur. Natomiast w ułatwionej dyfuzji cząsteczki są transportowane przez małe kanały białkowe, które przechodzą przez całą membranę.

- Prosta dyfuzja jest wolniejsza niż ułatwiona dyfuzja.

- Prosta dyfuzja nie jest specyficzna dla substancji rozpuszczonej, tyle tylko, że transportowane cząstki muszą być hydrofobowe, aby mogły bez problemu przejść przez błonę komórkową. W przeciwieństwie do tego, w ułatwionej dyfuzji transportowane są specyficzne substancje rozpuszczone.

- Prosta dyfuzja nie może zostać zahamowana, podczas gdy ułatwiona dyfuzja może zostać zahamowana przez specyficzne cząsteczki, które wiążą się z kanałami transportowymi.

- Prosta dyfuzja jest zawsze procesem pasywnym, to znaczy nie wymaga energii pochodzącej z ATP. Natomiast ułatwiona dyfuzja może być aktywnym lub pasywnym mechanizmem, w zależności od tego, czy wymaga energii ATP.

- W prostej dyfuzji substancje zawsze przemieszczają się na korzyść ich gradientu stężenia. I odwrotnie, w ułatwionej dyfuzji substancje przechodzą przez membranę przeciwko lub na korzyść ich gradientu stężenia.

- Prosta dyfuzja pozwala na przejście małych i niepolarnych cząsteczek (hydrofobowych), podczas gdy ułatwiona dyfuzja umożliwia przejście dużych i polarnych cząsteczek (hydrofilowych).

Różnice między prostą dyfuzją a osmozą

- Prosta dyfuzja odnosi się do ruchu dowolnej substancji zgodnie z jej gradientem stężenia; Z drugiej strony, osmoza odnosi się wyłącznie do ruchu wody zgodnie z jej potencjałem wodnym.

- Prosta dyfuzja występuje w stałych cieczach i gazach. Wręcz przeciwnie, osmoza może występować tylko w ciekłym ośrodku.

- Prosta dyfuzja nie wymaga membrany półprzepuszczalnej, podczas gdy osmoza jest procesem, który zachodzi przez membranę półprzepuszczalną.

- Prosta dyfuzja pomaga wyrównać stężenia rozpuszczonych substancji rozpuszczonych w dostępnej przestrzeni. Osmoza nie sprzyja równemu stężeniu wody po obu stronach półprzepuszczalnej membrany.

- Prosta dyfuzja może zachodzić między różnymi typami rozpuszczalników. W przeciwieństwie do tego, osmoza może występować tylko między podobnymi rozpuszczalnikami iw układach biologicznych. Ten rozpuszczalnik jest zwykle wodą.

- W prostych cząstkach dyfuzyjnych rozkładają się we wszystkich kierunkach, w osmozie przepływ cząsteczek jest zasadniczo w tym samym kierunku.

- Prostego procesu dyfuzji nie można zatrzymać ani odwrócić. W przeciwieństwie do tego, osmoza może zostać zatrzymana lub odwrócona, jeśli zostanie zastosowane dodatkowe ciśnienie po stronie membrany, gdzie dostępna jest mniejsza ilość wody.

Referencje

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2014). Molekularna biologia komórki (Wyd. 6). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologia (Drugie wydanie) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. i Martin, K. (2016). Molekularna biologia komórkowa (8 wyd.). W. H. Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Życie: nauka biologii (7 wyd.). Sinauer Associates i W. H. Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). Biologia (7 wyd.) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomia i fizjologia (8^th). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. i Derrickson, B. (2012). Zasady anatomii i fizjologii(13. wydanie). John Wiley & Sons Inc.