- Egyszerű diffúziós folyamat
- Egyszerű diffúziós példák
- Gázcsere a légzőrendszerben
- A tea forró vízben történő terjesztése
- Különbségek az egyszerű diffúzió és az egyszerű diffúzió között
- Különbségek az egyszerű diffúzió és az ozmózis között
- Irodalom
Az egyszerű diffúzió az a fizikai folyamat, amelynek során az anyagokat egy olyan régióból mozgatják, ahol erősen koncentrálódnak, olyan helyekre, ahol az anyag koncentrációja alacsonyabb. Az egyszerű diffúzió egy spontán folyamat, amely nem igényel energiát, de elősegíti a koncentráció-gradiens.
Az oldott anyagokat oldott anyagnak nevezik, és véletlenszerű mozgások útján mozognak egy oldaton (vagy gázon). A véletlenszerű mozgást úgy definiálják, mint egy véletlenszerűen fellépő mozgást, ahol nincs szabályos rend vagy rendszer, amelyben a részecskék mozgása megváltozik egy oldatban vagy gázban.
Egyszerű diffúzió
Ha a molekulák elég kicsik, akkor ez az egyszerű diffúzió a sejtmembránon keresztül, az azt alkotó egyes foszfolipidek között fordulhat elő. A membránok lehetnek áteresztő, nem áteresztő vagy félig áteresztő képesek.
Az áteresztő membrán olyan, amely lehetővé teszi bármely anyag áthaladását, az át nem eresztő membrán nem engedi, hogy bármely anyag áthaladjon, a féligáteresztő membrán csak bizonyos anyagok áthatolását engedi meg.
Egyszerű diffúziós folyamat
Az egyszerű diffúziót a hidrogénkötések hatására hajtják végre, amelyek a vízmolekulák és az oldott oldott anyagok között képződnek. A vízmolekulák véletlenszerűen mozognak, és végül körülveszik az egyes oldott molekulákat, maximalizálva a hidrogénkötések kialakulásának lehetőségét.
Így ha egy anyag keverékét vízben készítik, akkor az anyag kezdetben egyetlen helyre koncentrálódik, a kezdeti helyre. Abban az időben a koncentráció-gradiens nagyon magas.
Az idő múlásával a molekulák mozognak és ütköznek egymással; ez a mozgás elősegíti a kötések kialakulását az oldott részecskék és az oldószer között. Ezek a kötések azonban gyorsan bomlanak, mert nagyon gyengék, és ez az a tulajdonság, amely lehetővé teszi, hogy az egész térben eloszljanak, amíg az egyensúly meg nem valódik.
Abban a pontban, ahol az oldott anyag egyenletesen oszlik el az oldatban, a koncentráció-gradiens erő véget ér.
Egyszerű diffúziós példák
Gázcsere a légzőrendszerben
A tüdő állatok légzőrendszerében folyamatosan cserélnek oxigént (O2) és szén-dioxidot (CO2). Az állatok egyszerű diffúzióval felszívják az oxigént és kilépnek a szén-dioxidból.
A tüdőben az oxigénkoncentráció magasabb, mint a vérben, tehát e két régió között van koncentrációgradiens, és ez elősegíti az oxigén diffúzióját a tüdőből a vérbe.
Hasonlóképpen, mivel a szén-dioxid-molekulák több a vérben, mint a tüdőben, hajlamosak mozogni a vérből a tüdőbe.
A tea forró vízben történő terjesztése
Ha egy csésze teát először főznek, akkor csak forró víz van oldott anyag nélkül. A teazsák forró vízbe helyezésével a tea részecskék szabadulnak fel a vízből, ahol a tea koncentrációja alacsonyabb, ha a tea koncentrációja nagyobb.
A molekulák mozgását a tea kezdeti koncentráció-gradiense kedvez. Végül a tea diffúziója következtében a koncentráció egyenlő lesz a csészében és az oldat homogénné válik (mindegyik azonos színű). Ezen a ponton már nincs koncentrációs gradiens.
Különbségek az egyszerű diffúzió és az egyszerű diffúzió között
- Egyszerű diffúzióval a részecskék szabadon keresztezik a sejtmembránt, más struktúrák "segítsége" nélkül. Ezzel szemben a megkönnyített diffúzió során a molekulákat kis fehérjecsatornákon keresztül szállítják, amelyek áthaladnak az egész membránon.
- Az egyszerű diffúzió lassabb, mint a könnyített diffúzió.
- Az egyszerű diffúzió nem jellemző az oldott anyagra, csak hogy a szállítandó részecskéknek hidrofóbnak kell lenniük, hogy probléma nélkül át tudják lépni a sejtmembránon. Ezzel szemben a megkönnyített diffúzióval specifikus oldott anyagok szállíthatók.
- Az egyszerű diffúziót nem lehet gátolni, míg a megkönnyített diffúziót gátolhatjuk a transzport csatornákhoz kötődő specifikus molekulákkal.
- Az egyszerű diffúzió mindig passzív folyamat, vagyis nem igényel energiát az ATP-től. Ezzel szemben a megkönnyített diffúzió lehet aktív vagy passzív mechanizmus, attól függően, hogy szükséges-e az ATP energiája.
- Egyszerű diffúzió mellett az anyagok mindig a koncentráció-gradiensük javára mozognak. Éppen ellenkezőleg: a megkönnyített diffúzió során az anyagok áthaladnak a membránon a koncentráció-gradiens ellen vagy annak érdekében.
- Az egyszerű diffúzió lehetővé teszi a kicsi és nem poláris (hidrofób) molekulák áthaladását, míg a megkönnyített diffúzió lehetővé teszi a nagy és poláris (hidrofil) molekulák áthaladását.
Különbségek az egyszerű diffúzió és az ozmózis között
- Az egyszerű diffúzió bármely anyag mozgására utal, a koncentráció-gradiens függvényében; másrészt az ozmózis kizárólag a víz mozgására utal, a vízpotenciál függvényében.
- A szilárd folyadékokban és gázokban egyszerű diffúzió következik be. Éppen ellenkezőleg, az ozmózis csak folyékony közegben fordulhat elő.
- Az egyszerű diffúzióhoz nincs szükség félig áteresztő membránra, míg az ozmózis egy folyamat, amely egy félig áteresztő membránon megy keresztül.
- Az egyszerű diffúzió segít kiegyenlíteni az oldott oldott anyag koncentrációját a rendelkezésre álló térben. Az ozmózis nem támogatja a vízkoncentráció egyenlőségét a féligáteresztő membrán mindkét oldalán.
- Az egyszerű diffúzió előfordulhat a különböző típusú oldószerek között. Ezzel szemben az ozmózis csak hasonló oldószerek között és biológiai rendszerekben fordulhat elő. Ez az oldószer általában víz.
- Egyszerű diffúzió mellett a részecskék minden irányban eloszlanak, ozmózissal a molekulák áramlása alapvetően ugyanabban az irányban van.
- Az egyszerű diffúziós folyamat nem állítható le vagy megfordítható. Ehelyett az ozmózis megállítható vagy megfordítható, ha további nyomást gyakorolnak a membrán azon oldalára, ahol kevesebb víz áll rendelkezésre.
Irodalom
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. és Walter, P. (2014). A sejt molekuláris biológiája (6. kiadás). Garland Science.
- Campbell, N. és Reece, J. (2005). Biológia (2. kiadás) Pearson Education.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. és Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. kiadás). WH Freeman és társaság.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. és Heller, H. (2004). Élet: a biológia tudománya (7. kiadás). Sinauer Associates és WH Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. és Martin, D. (2004). Biológia (7. kiadás) Cengage Learning.
- Thibodeau, P. (2013). Anatómiai és Phisiology (8 th). Mosby, Inc.
- Tortora, G. és Derrickson, B. (2012). Anatómia és élettan alapelvei (13. kiadás). John Wiley & Sons Inc.