ПРОСТА ДИФУЗИЯ: ПРОЦЕС И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

В проста дифузия е физически процес, чрез който веществата се премества от регион, където те са силно концентрирани в райони, където концентрацията на веществото е по-ниска. Простата дифузия е спонтанен процес, който не изисква енергия, но се насърчава от градиент на концентрацията.

Разтворените вещества се наричат ​​разтворители, те се движат през разтвор (или газ) чрез произволни движения. Случайното движение се определя като движение, което възниква случайно, когато няма редовен ред или система, чрез която движенията на частиците се променят в разтвор или газ.

Проста дифузия

Ако молекулите са достатъчно малки, тази проста дифузия може да възникне в клетъчните мембрани, между отделните фосфолипиди, които я съставят. Мембраните могат да бъдат пропускливи, непропускливи или полупропускливи.

Проницаемата мембрана е тази, която позволява на всяка субстанция да премине, непромокаема мембрана не позволява да преминава през което и да е вещество, а полупропусклива мембрана позволява само някои вещества да преминат през нея.

Прост процес на дифузия

Простата дифузия се осъществява чрез действия на водородните връзки, които се образуват между молекулите на водата и разтворените в нея разтворители. Водните молекули се движат произволно и в крайна сметка обграждат отделни разтворени молекули, максимизирайки възможността за образуване на водородни връзки.

По този начин, ако смес от вещество се направи във вода, първоначално веществото ще бъде концентрирано на едно място, първоначалното. По това време градиентът на концентрацията е много висок.

С течение на времето молекулите се движат и се сблъскват една с друга; това движение насърчава образуването на връзки между разтворените частици и разтворителя. Тези връзки обаче се скъсват бързо, защото са много слаби и това е свойството, което им позволява да се разпределят в пространството, докато се достигне равновесие.

В този момент, когато разтвореното вещество е равномерно разпределено в целия разтвор, силата на градиента на концентрацията приключва.

Прости примери за дифузия

Газообмен в дихателната система

В дихателната система на белите дробове непрекъснато се обменят кислород (O2) и въглероден диоксид (CO2). Животните абсорбират кислород и изхвърлят въглеродния диоксид чрез проста дифузия.

В белите дробове концентрацията на кислород е по-висока, отколкото в кръвта, така че между тези два участъка има градиент на концентрация и това води до стимулиране на дифузията на кислород от белите дробове към кръвта.

По същия начин, тъй като има повече молекули въглероден диоксид в кръвта, отколкото в белите дробове, те ще са склонни да се движат от кръвта в белите дробове.

Разпределяне на чая в гореща вода

Когато първоначално се приготвя чаша чай, има само топла вода без разтворител. Поставяйки торбичката с чай в горещата вода, той започва да отделя чаените частици от торбата - където има по-висока концентрация на чай - във водата, където концентрацията на чай е по-ниска.

Движението на молекулите се благоприятства от началния концентрационен градиент на чая. В крайна сметка дифузията на чая кара концентрациите да се изравняват в чашата и разтворът да стане хомогенен (всичко изглежда със същия цвят). Към този момент вече няма градиент на концентрация.

Разлики между обикновена дифузия и улеснена дифузия

- При проста дифузия частиците преминават свободно през клетъчната мембрана, без „помощта“ на други структури. За разлика от тях, при улеснена дифузия, молекулите се транспортират през малки протеинови канали, които преминават през цялата мембрана.

- Простата дифузия е по-бавна от улеснената.

- Простата дифузия не е специфична за разтвореното вещество, само че частиците, които трябва да бъдат транспортирани, трябва да бъдат хидрофобни, за да могат без проблем да преминат през клетъчната мембрана. За разлика от тях, при улеснена дифузия се транспортират специфични разтвори.

- Обикновената дифузия не може да бъде инхибирана, докато улеснената дифузия може да бъде инхибирана от специфични молекули, които се свързват с каналите за транспортиране.

- Простата дифузия винаги е пасивен процес, тоест не изисква енергия от АТФ. За разлика от тях, улеснената дифузия може да бъде активен или пасивен механизъм, в зависимост от това дали изисква или не енергията на АТФ.

- При проста дифузия веществата винаги се движат в полза на техния градиент на концентрация. Напротив, при улеснена дифузия веществата преминават през мембраната срещу или в полза на нейния концентрационен градиент.

- Простата дифузия позволява преминаването на малки и неполярни (хидрофобни) молекули, докато улеснената дифузия позволява преминаването на големи и полярни (хидрофилни) молекули.

Разлики между обикновената дифузия и осмозата

- проста дифузия се отнася до движението на което и да е вещество като функция от неговия градиент на концентрация; от друга страна, осмозата се отнася изключително за движението на водата като функция от нейния воден потенциал.

- Простата дифузия се осъществява в твърди течности и газове. Напротив, осмозата може да се появи само в течна среда.

- Обикновената дифузия не изисква полупропусклива мембрана, докато осмозата е процес, който протича през полупропусклива мембрана.

- Простата дифузия помага да се изравнят концентрациите на разтворени разтворители в наличното пространство. Осмозата не благоприятства равенството на концентрацията на водата от двете страни на полупропускливата мембрана.

- Проста дифузия може да възникне между различни видове разтворители. За разлика от това, осмозата може да възникне само между подобни разтворители и в биологичните системи. Този разтворител обикновено е вода.

- При проста дифузия частиците се разпределят във всички посоки, при осмозата потокът от молекули е основно в една и съща посока.

- Простият процес на дифузия не може да бъде спрян или обърнат. Вместо това осмозата може да бъде спряна или обърната, ако се приложи допълнително налягане от страната на мембраната, където има по-малко вода.

Препратки

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Молекулярна биология на клетката (6-то изд.). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Биология (2-ро изд.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Молекулярна клетъчна биология (8-мо изд.). WH Freeman и компания.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Животът: науката за биологията (7-мо изд.). Sinauer Associates и WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Биология (7-мо изд.) Учебно обучение.
6. Тибодо, П. (2013). Анатомия и Физиология (8 ^-ми). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Принципи на анатомията и физиологията (13-то изд.). John Wiley & Sons Inc.