PAPRASTA DIFUZIJA: PROCESAS IR PAVYZDŽIAI - BIOLOGIJA - 2025

Paprastos difuzijos yra fizinis procesas, kurio metu medžiagos yra perkeltas iš regiono, kuriame jie yra labai koncentruotoje srityse, kuriose medžiagos koncentracija mažesnė. Paprasta difuzija yra savaiminis procesas, kuriam nereikia energijos, tačiau jį skatina koncentracijos gradientas.

Ištirpusios medžiagos vadinamos tirpiomis medžiagomis, atsitiktiniais judesiais jos juda tirpalu (arba dujomis). Atsitiktinis judesys yra apibrėžiamas kaip judesys, atsirandantis atsitiktinai, kai nėra įprastos tvarkos ar sistemos, kuria kietųjų dalelių judesiai pasikeistų tirpale ar dujose.

Paprasta difuzija

Jei molekulės yra pakankamai mažos, ši paprasta difuzija gali įvykti per ląstelių membranas, tarp atskirų fosfolipidų, kurie sudaro. Membranos gali būti pralaidžios, nelaidžios arba pusiau pralaidžios.

Pralaidi membrana yra tokia, kuri leidžia praleisti bet kurią medžiagą, nepralaidi membrana neleidžia jokiai medžiagai praeiti, o pusiau pralaidi membrana leidžia tik tam tikroms medžiagoms praeiti.

Paprastas difuzijos procesas

Paprasta difuzija atliekama naudojant vandenilio ryšius, kurie susidaro tarp vandens molekulių ir jame ištirpusių tirpių medžiagų. Vandens molekulės juda atsitiktine tvarka ir galiausiai supa atskiras atskiras molekules, maksimaliai padidindamos galimybę sudaryti vandenilio ryšius.

Taigi, jei medžiagos mišinys būtų pagamintas vandenyje, iš pradžių cheminė medžiaga būtų koncentruota vienoje vietoje - pradinėje. Tuo metu koncentracijos gradientas yra labai didelis.

Laikui bėgant molekulės juda ir susiduria viena su kita; šis judėjimas skatina jungčių susidarymą tarp ištirpusių dalelių ir tirpiklio. Tačiau šios jungtys greitai suyra, nes yra labai silpnos, ir tai yra savybė, leidžianti jas paskirstyti erdvėje, kol bus pasiekta pusiausvyra.

Tuo metu, kai tirpioji medžiaga tolygiai pasiskirsto visame tirpale, baigiasi koncentracijos gradiento jėga.

Paprasti difuzijos pavyzdžiai

Dujų mainai kvėpavimo sistemoje

Plaučių gyvūnų kvėpavimo sistemoje deguonis (O2) ir anglies dioksidas (CO2) keičiasi nuolat. Gyvūnai paprasčiausios difuzijos būdu sugeria deguonį ir išskiria anglies dioksidą.

Plaučiuose deguonies koncentracija yra didesnė nei kraujyje, todėl tarp šių dviejų regionų yra koncentracijos gradientas, ir tai skatina deguonies difuziją iš plaučių į kraują.

Taip pat, kadangi kraujyje yra daugiau anglies dioksido molekulių nei plaučiuose, jos bus linkusios judėti iš kraujo į plaučius.

Arbatos paskleidimas karštame vandenyje

Iš pradžių išvirus puodelį arbatos, ten yra tik karštas vanduo, kuriame nėra tirpumo. Įdėdamas arbatos maišelį į karštą vandenį, jis pradeda išleisti arbatos daleles iš maišo - ten, kur yra didesnė arbatos koncentracija - į vandenį, kur arbatos koncentracija yra mažesnė.

Molekulių judėjimui palankus pradinis arbatos koncentracijos gradientas. Galiausiai dėl arbatos difuzijos visos puodelio ir tirpalo koncentracijos pasidaro vienodos (visa spalva atrodo vienoda). Šiuo metu nebėra koncentracijos gradiento.

Skirtumai tarp paprastos ir palengvintos difuzijos

- Paprastos difuzijos būdu dalelės laisvai kerta ląstelės membraną, be kitų struktūrų „pagalbos“. Atvirkščiai, palengvinant difuziją, molekulės gabenamos mažais baltymų kanalais, kertančiais visą membraną.

- Paprastoji difuzija yra lėtesnė nei palengvintoji difuzija.

- Paprasta difuzija nėra būdinga tirpalei, tik kad gabenamos dalelės turi būti hidrofobinės, kad be problemų galėtų kirsti ląstelės membraną. Atvirkščiai, palengvintoje difuzijoje gabenamos specifinės tirpios medžiagos.

- Paprastoji difuzija negali būti slopinama, tuo tarpu palengvintą difuziją gali slopinti specifinės molekulės, jungiančios pernešėjų kanalus.

- Paprasta difuzija visada yra pasyvus procesas, tai yra, jai nereikia ATP energijos. Atvirkščiai, palengvinta difuzija gali būti aktyvus arba pasyvus mechanizmas, atsižvelgiant į tai, ar tam reikalinga ATP energija.

- Paprastos difuzijos būdu medžiagos visada juda linkę į savo koncentracijos gradientą. Atvirkščiai, palengvindamos difuziją, medžiagos praeina per membraną prieš jos koncentracijos gradientą ar jo naudai.

- Paprasta difuzija leidžia praeiti mažoms ir nepolinėms (hidrofobinėms) molekulėms, tuo tarpu palengvinta difuzija leidžia praeiti didelėms ir poliškoms (hidrofilinėms) molekulėms.

Skirtumai tarp paprastos difuzijos ir osmoso

- Paprasta difuzija reiškia bet kurios medžiagos judėjimą kaip koncentracijos gradiento funkciją. kita vertus, osmosas susijęs tik su vandens judėjimu, atsižvelgiant į jo vandens potencialą.

- Paprasta difuzija vyksta kietuose skysčiuose ir dujose. Priešingai, osmozė gali atsirasti tik skystoje terpėje.

- Paprasta difuzija nereikalauja pusiau pralaidžios membranos, tuo tarpu osmozė yra procesas, vykstantis per pusiau pralaidžią membraną.

- Paprasta difuzija padeda išlyginti ištirpusių medžiagų koncentraciją laisvoje erdvėje. Osmozė nepalaiko vienodos vandens koncentracijos abiejose pusiau pralaidžios membranos pusėse.

- Įvairių tipų tirpikliai gali lengvai pasiskirstyti. Priešingai, osmosas gali atsirasti tik tarp panašių tirpiklių ir biologinėse sistemose. Šis tirpiklis paprastai yra vanduo.

- Paprastoje difuzijoje dalelės pasiskirsto visomis kryptimis, o osmoso metu molekulių srautas iš esmės yra ta pačia kryptimi.

- Paprasto difuzijos proceso negalima sustabdyti ar pakeisti. Vietoj to, osmosą galima sustabdyti arba pakeisti, jei membranos pusėje, kur yra mažiau vandens, daromas papildomas slėgis.

Nuorodos

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. ir Walter, P. (2014). Ląstelės molekulinė biologija (6-asis leidimas). Girlianda mokslas.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2-asis leidimas) „Pearson Education“.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. ir Martin, K. (2016). Molekulinių ląstelių biologija (8-asis leidimas). WH Freeman ir kompanija.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. ir Heller, H. (2004). Gyvenimas: biologijos mokslas (7-asis leidimas). „Sinauer Associates“ ir WH Freeman.
5. Saliamonas, E., Bergas, L. ir Martinas, D. (2004). Biologija (7-asis leidimas) Cengage mokymasis.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomija ir fiziologija (8 ^{-oji dalis} ). „Mosby, Inc.“
7. Tortora, G. ir Derrickson, B. (2012). Anatomijos ir fiziologijos principai (13-asis leidimas). John Wiley & Sons Inc.