Απλή διεργασία διάχυσης και παραδείγματα

Το απλή μετάδοση είναι η φυσική διαδικασία με την οποία οι ουσίες μετακινούνται από μια περιοχή όπου είναι πολύ συγκεντρωμένες σε περιοχές όπου η συγκέντρωση της ουσίας αυτής είναι χαμηλότερη. Η απλή διάχυση είναι μια αυθόρμητη διαδικασία που δεν απαιτεί ενέργεια, αλλά προωθείται από βαθμίδα συγκέντρωσης.

Οι ουσίες που διαλύονται ονομάζονται διαλυμένες ουσίες, κινούνται μέσω μιας λύσης (ή αερίου) με τυχαίες κινήσεις. Η τυχαία κίνηση ορίζεται ως η κίνηση που συμβαίνει τυχαία, όπου δεν υπάρχει κανονική τάξη ή σύστημα με το οποίο μεταβάλλονται οι κινήσεις των σωματιδίων σε διάλυμα ή αέριο.

Εάν τα μόρια είναι αρκετά μικρά, αυτή η απλή διάχυση μπορεί να συμβεί μέσω των κυτταρικών μεμβρανών, μεταξύ των επιμέρους φωσφολιπιδίων που το κατατάσσουν. Οι μεμβράνες μπορεί να είναι διαπερατές, αδιάβροχες ή ημιδιαπερατές.

Μια διαπερατή μεμβράνη είναι μία η οποία επιτρέπει σε κάθε ουσία, μία αδιαπέραστη μεμβράνη δεν αφήνει να περάσει οποιοδήποτε φάρμακο και μια ημιπερατή μεμβράνη επιτρέπει μόνο τη διέλευση ορισμένων ουσιών.

Ευρετήριο

• 1 Απλή διαδικασία διάχυσης
• 2 Απλά παραδείγματα εκπομπής
  • 2.1 Ανταλλαγή αερίων στο αναπνευστικό σύστημα
  • 2.2 Διάδοση του τσαγιού σε ζεστό νερό
• 3 Διαφορές μεταξύ της απλής διάχυσης και της διευκόλυνσης της διάχυσης
• 4 Διαφορές μεταξύ απλής διάχυσης και όσμωσης
• 5 Αναφορές

Απλή διαδικασία διάχυσης

Η απλή διάχυση πραγματοποιείται με δράσεις των δεσμών υδρογόνου που σχηματίζονται μεταξύ των μορίων ύδατος και των διαλελυμένων ουσιών που διαλύονται σε αυτό. Τα μόρια του νερού κινούνται τυχαία και τελικά περιβάλλουν τα μεμονωμένα μόρια διαλελυμένης ουσίας, τα οποία μεγιστοποιούν την ευκαιρία σχηματισμού δεσμών υδρογόνου.

Έτσι, εάν ένα μείγμα μιας ουσίας κατασκευάστηκε σε νερό, αρχικά η ουσία θα συγκεντρωνόταν σε μια θέση, την αρχική. Εκείνη την εποχή η κλίση συγκέντρωσης είναι πολύ υψηλή.

Με το πέρασμα του χρόνου τα μόρια κινούνται και συγκρούονται μεταξύ τους. Αυτή η κίνηση προάγει τον σχηματισμό δεσμών μεταξύ των σωματιδίων της διαλελυμένης ουσίας και του διαλύτη. Ωστόσο, αυτές οι συνδέσεις σπάνε γρήγορα επειδή είναι πολύ αδύναμες και αυτή είναι η ιδιότητα που τους επιτρέπει να διανέμονται σε όλο το διάστημα μέχρι να φθάσουν στην ισορροπία..

Σε εκείνο το σημείο, όπου η διαλυμένη ουσία κατανέμεται ομοιόμορφα σε όλο το διάλυμα, η ισχύς της βαθμίδας συγκέντρωσης τελειώνει.

Απλά παραδείγματα εκπομπής

Ανταλλαγή αερίων στο αναπνευστικό σύστημα

Στο αναπνευστικό σύστημα των πνευμόνων, το οξυγόνο (02) και το διοξείδιο του άνθρακα (CO2) ανταλλάσσονται συνεχώς. Τα ζώα απορροφούν οξυγόνο και αποβάλλουν το διοξείδιο του άνθρακα με απλή διάχυση.

Στους πνεύμονες, η συγκέντρωση του οξυγόνου είναι υψηλότερη από ό, τι στο αίμα, οπότε υπάρχει μια διαβάθμιση συγκέντρωσης μεταξύ των δύο περιοχών, και αυτό κάνει την διάχυση του οξυγόνου από τους πνεύμονες για την προώθηση του αίματος.

Παρομοίως, έχοντας περισσότερα μόρια διοξειδίου του άνθρακα στο αίμα από ό, τι στους πνεύμονες, αυτά θα τείνουν να μετακινούνται από το αίμα προς τους πνεύμονες.

Διάδοση του τσαγιού σε ζεστό νερό

Όταν προετοιμάζετε ένα φλιτζάνι τσάι αρχικά υπάρχει μόνο ζεστό νερό χωρίς καμία διαλυμένη ουσία. Με την τοποθέτηση του σάκκου τσαγιού σε ζεστό νερό, αυτό αρχίζει να απελευθερώνει σωματίδια από το σακκουλάκι τσαγιού, όπου η μεγαλύτερη συγκέντρωση του τσαγιού στο νερό, όπου η συγκέντρωση του τσαγιού είναι μικρότερη.

Η κίνηση των μορίων ευνοείται από την αρχική βαθμίδα συγκέντρωσης του τσαγιού. Τελικά, η διάχυση του τσαγιού προκαλεί την εξίσωση των συγκεντρώσεων σε όλο το κύπελλο και το διάλυμα για να γίνει ομοιογενές (φαίνεται όλο το ίδιο χρώμα). Σε αυτό το σημείο δεν υπάρχει κλίση συγκέντρωσης.

Διαφορές μεταξύ της απλής διάχυσης και της διευκόλυνσης της διάχυσης

- Σε απλή διάχυση τα σωματίδια διασχίζουν την κυτταρική μεμβράνη ελεύθερα, χωρίς τη βοήθεια των άλλων δομών. Αντίθετα, στη διευκόλυνση της διάχυσης τα μόρια μεταφέρονται μέσω μικρών διαύλων πρωτεΐνης που διασχίζουν ολόκληρη τη μεμβράνη.

- Η απλή διάχυση είναι βραδύτερη από τη διευκόλυνση της διάχυσης.

- Απλή διάχυση της διαλυμένης ουσίας δεν είναι ειδικό μόνο να μεταφέρει τα σωματίδια πρέπει να είναι υδρόφοβα έτσι ώστε να μπορούν να διασχίσουν την κυτταρική μεμβράνη χωρίς πρόβλημα. Αντίθετα, στις διευκολυνθείσες διαχύσεις μεταφέρονται ειδικές διαλυμένες ουσίες.

- Η απλή διάχυση δεν μπορεί να ανασταλεί, ενώ η διευκόλυνση της διάχυσης μπορεί να ανασταλεί από συγκεκριμένα μόρια που δεσμεύονται σε κανάλια μεταφοράς.

- Η απλή διάχυση είναι πάντα μια παθητική διαδικασία, δηλαδή δεν απαιτεί ενέργεια που προέρχεται από το ATP. Αντίθετα, η διευκόλυνση της διάχυσης μπορεί να είναι ένας ενεργός ή παθητικός μηχανισμός, ανάλογα με το αν χρειάζεται ή όχι ενέργεια ΑΤΡ.

- Σε απλή διάχυση οι ουσίες πάντοτε κινούνται υπέρ της βαθμίδας συγκέντρωσης τους. Αντίθετα, σε διευκολυνόμενη διάχυση οι ουσίες περνούν από τη μεμβράνη κατά ή υπέρ της κλίσης συγκέντρωσης τους.

- Η απλή διάχυση επιτρέπει τη διέλευση μικρών και μη πολικών μορίων (υδρόφοβων), ενώ η διευκόλυνση της διάχυσης επιτρέπει τη διέλευση μεγάλων και πολικών μορίων (υδρόφιλων).

Διαφορές μεταξύ απλής διάχυσης και όσμωσης

- Η απλή διάχυση αναφέρεται στην κίνηση οποιασδήποτε ουσίας σύμφωνα με τη βαθμίδα συγκέντρωσης της. Από την άλλη πλευρά, η όσμωση αναφέρεται αποκλειστικά στην κίνηση νερού σύμφωνα με το δυναμικό του νερού.

- Απλή διάχυση συμβαίνει σε στερεά υγρά και αέρια. Αντίθετα, η όσμωση μπορεί να συμβεί μόνο σε υγρό μέσο.

- Η απλή διάχυση δεν απαιτεί ημιπερατή μεμβράνη, ενώ η όσμωση είναι μια διαδικασία που συμβαίνει μέσω μιας ημιδιαπερατής μεμβράνης.

- Η απλή διάχυση βοηθά στην εξίσωση των συγκεντρώσεων διαλελυμένων ουσιών που διαλύονται στον διαθέσιμο χώρο. Η όσμωση δεν ευνοεί την ίση συγκέντρωση νερού και στις δύο πλευρές της ημιπερατής μεμβράνης.

- Απλή διάχυση μπορεί να συμβεί μεταξύ διαφόρων τύπων διαλυτών. Αντίθετα, η όσμωση μπορεί να συμβεί μόνο μεταξύ παρόμοιων διαλυτών και βιολογικών συστημάτων. Αυτός ο διαλύτης είναι συνήθως νερό.

- Στα απλά σωματίδια διάχυσης διανέμονται προς όλες τις κατευθύνσεις, στην όσμωση η ροή των μορίων είναι κατά βάση στην ίδια κατεύθυνση.

- Η απλή διαδικασία διάχυσης δεν μπορεί να σταματήσει ή να αντιστραφεί. Αντίθετα, η όσμωση μπορεί να σταματήσει ή να αντιστραφεί αν εφαρμοστεί πρόσθετη πίεση στην πλευρά της μεμβράνης όπου υπάρχει λιγότερη ποσότητα νερού.

Αναφορές

1. Alberts, Β., Johnson, Α., Lewis, J., Morgan, D., Raff, Μ., Roberts, Κ. & Walter, Ρ. (2014). Μοριακή Βιολογία του Κυττάρου (6η έκδ.). Garland Science.
2. Campbell, Ν. & Reece, J. (2005). Βιολογία (2η έκδοση) Pearson Education.
3. Οι Lodish, H., Berk, Α., Kaiser, C., Krieger, Μ., Bretscher, Α., Ploegh, Η., Amon, Α. & Martin,. Molecular Cell Biology (8η έκδοση). W. Η. Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, Η. (2004). Ζωή: η επιστήμη της βιολογίας (7η έκδ.). Sinauer Associates και W. Η. Freeman.
5. Solomon, Ε., Berg, L. & Martin, D. (2004). Βιολογία (7η έκδοση) Εκμάθηση των πόρων.
6. Thibodeau, Ρ. (2013). Ανατομία και Φυσιολογία (8^th). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, Β. (2012). Αρχές της ανατομίας και της φυσιολογίας(13η έκδ.). John Wiley & Sons Inc..