VIENKĀRŠA DIFŪZIJA: PROCESS UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Vienkāršs difūzija ir fizisks process, kurā vielas tiek pārvietotas no reģiona, kur jums ir ļoti koncentrēta uz jomām, kurās vielas koncentrācija ir zemāka. Vienkārša difūzija ir spontāns process, kuram nav nepieciešama enerģija, bet to veicina koncentrācijas gradients.

Izšķīdušās vielas sauc par izšķīdinātām vielām, tās pēc nejaušības principa pārvietojas pa šķīdumu (vai gāzi). Nejauša kustība tiek definēta kā kustība, kas notiek nejauši, ja nav regulāras kārtības vai sistēmas, kurā daļiņu kustība mainās šķīdumā vai gāzē.

Vienkārša difūzija

Ja molekulas ir pietiekami mazas, šī vienkāršā difūzija var notikt šūnu membrānās, starp atsevišķiem fosfolipīdiem, kas veido to. Membrānas var būt caurlaidīgas, necaurlaidīgas vai daļēji caurlaidīgas.

Caurlaidīga membrāna ir tāda, kas ļauj jebkurai vielai iziet cauri, necaurlaidīga membrāna neļauj nevienai vielai iziet cauri, un daļēji caurlaidīga membrāna tikai noteiktām vielām ļauj iziet cauri.

Vienkāršs difūzijas process

Vienkārša difūzija tiek veikta, izmantojot ūdeņraža saites, kas veidojas starp ūdens molekulām un tajā izšķīdinātām vielām. Ūdens molekulas pārvietojas nejauši un galu galā ieskauj atsevišķas izšķīdušās molekulas, maksimāli palielinot iespēju veidot ūdeņraža saites.

Tādējādi, ja vielas maisījumu gatavo ūdenī, sākotnēji viela tiks koncentrēta vienā vietā - sākotnējā. Tajā laikā koncentrācijas gradients ir ļoti augsts.

Laikam ejot, molekulas pārvietojas un saduras viena ar otru; šī kustība veicina saišu veidošanos starp izšķīdušajām daļiņām un šķīdinātāju. Tomēr šīs saites ātri sabojājas, jo ir ļoti vājas, un tas ir īpašums, kas ļauj tās izplatīt visā telpā, līdz tiek sasniegts līdzsvars.

Tajā brīdī, kad izšķīdinātā viela ir vienmērīgi sadalīta visā šķīdumā, beidzas koncentrācijas gradienta spēks.

Vienkārši difūzijas piemēri

Gāzes apmaiņa elpošanas sistēmā

Plaušu dzīvnieku elpošanas sistēmā pastāvīgi apmainās ar skābekli (O2) un oglekļa dioksīdu (CO2). Dzīvnieki ar vienkāršu difūziju absorbē skābekli un izvada oglekļa dioksīdu.

Plaušās skābekļa koncentrācija ir augstāka nekā asinīs, tāpēc starp šiem diviem reģioniem ir koncentrācijas gradients, un tas veicina skābekļa difūziju no plaušām uz asinīm.

Tāpat kā asinīs ir vairāk oglekļa dioksīda molekulu nekā plaušās, tām būs tendence pārvietoties no asinīm plaušās.

Tējas izplatīšana karstā ūdenī

Sākumā pagatavojot tasi tējas, tajā ir tikai karsts ūdens bez izšķīdināta viela. Ievietojot tējas maisiņu karstā ūdenī, tas sāk izdalīt tējas daļiņas no maisa - tur, kur ir lielāka tējas koncentrācija - ūdenī, kur tējas koncentrācija ir zemāka.

Molekulu kustību veicina tējas sākotnējais koncentrācijas gradients. Visbeidzot, tējas difūzijas dēļ koncentrācija izlīdzināsies visā tasītē un šķīdums kļūst viendabīgs (tas viss izskatās vienā krāsā). Šajā brīdī vairs nav koncentrācijas gradienta.

Atšķirības starp vienkāršu un atvieglotu difūziju

- Vienkāršā difūzijā daļiņas brīvi šķērso šūnu membrānu, bez citu struktūru "palīdzības". Turpretī atvieglotā difūzijā molekulas tiek transportētas caur maziem olbaltumvielu kanāliem, kas šķērso visu membrānu.

- Vienkārša difūzija ir lēnāka nekā atvieglota difūzija.

- Vienkārša difūzija nav specifiska izšķīdušajai vielai, tikai tā, ka pārvadājamajām daļiņām jābūt hidrofobām, lai tās bez problēmām varētu šķērsot šūnu membrānu. Turpretī atvieglotā difūzijā tiek transportēti specifiski izšķīdināti savienojumi.

- Vienkāršu difūziju nevar kavēt, savukārt atvieglotu difūziju var kavēt specifiskas molekulas, kas saistās ar transportētāja kanāliem.

- Vienkārša difūzija vienmēr ir pasīvs process, tas ir, tai nav nepieciešama enerģija no ATP. Turpretī atvieglota difūzija var būt aktīvs vai pasīvs mehānisms atkarībā no tā, vai tam nepieciešama ATP enerģija.

- Vienkāršā difūzijā vielas vienmēr pārvietojas par labu to koncentrācijas gradientam. Gluži pretēji, atvieglinātā difūzijā vielas iziet cauri membrānai pret vai par labu tās koncentrācijas gradientam.

- Vienkārša difūzija ļauj iziet mazas un nepolāras (hidrofobiskas) molekulas, savukārt atvieglota difūzija ļauj iziet lielas un polāras (hidrofīlas) molekulas.

Atšķirības starp vienkāršu difūziju un osmozi

- vienkārša difūzija attiecas uz jebkuras vielas kustību atkarībā no tās koncentrācijas gradienta; no otras puses, osmoze attiecas tikai uz ūdens kustību atkarībā no tā ūdens potenciāla.

- Vienkārša difūzija notiek cietos šķidrumos un gāzēs. Gluži pretēji, osmoze var notikt tikai šķidrā vidē.

- Vienkāršai difūzijai nav nepieciešama daļēji caurlaidīga membrāna, savukārt osmoze ir process, kas notiek caur daļēji caurlaidīgu membrānu.

- Vienkārša difūzija palīdz izlīdzināt izšķīdušo vielu koncentrāciju pieejamajā telpā. Osmoze neatbalsta vienlīdzīgu ūdens koncentrāciju abās puscaurlaidīgās membrānas pusēs.

- Starp dažādiem šķīdinātāju veidiem var notikt vienkārša difūzija. Turpretī osmoze var notikt tikai starp līdzīgiem šķīdinātājiem un bioloģiskās sistēmās. Šis šķīdinātājs parasti ir ūdens.

- Vienkāršā difūzijā daļiņas tiek sadalītas visos virzienos, osmozē molekulu plūsma pamatā ir tajā pašā virzienā.

- Vienkāršo difūzijas procesu nevar apturēt vai mainīt. Tā vietā osmozi var apturēt vai mainīt, ja membrānas pusē, kur ir mazāk ūdens, tiek veikts papildu spiediens.

Atsauces

1. Alberts, B., Džonsons, A., Lūiss, J., Morgans, D., Rafs, M., Roberts, K. un Valters, P. (2014). Šūnas molekulārā bioloģija (6. izdevums). Garland zinātne.
2. Kempbela, N. un Reece, J. (2005). Bioloģija (2. red.) Pīrsona izglītība.
3. Lodish, H., Berks, A., Kaizers, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekulāro šūnu bioloģija (8. izdevums). WH Freeman un uzņēmums.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Dzīve: bioloģijas zinātne (7. izdevums). Sinauer Associates un WH Freeman.
5. Zālamans, E., Bergs, L. un Martins, D. (2004). Bioloģija (7. izdevums) Cengage mācīšanās.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomija un Phisiology (8 ^th ). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derriksons, B. (2012). Anatomijas un fizioloģijas principi (13. izdevums). John Wiley & Sons Inc.