ENOSTAVNA DIFUZIJA: POSTOPEK IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Preprosto difuzijo je fizikalni proces, s katerim se snovi premakne iz regije, kjer so visoko koncentriranega na območjih, kjer je koncentracija snovi nižji. Preprosta difuzija je spontani proces, ki ne potrebuje energije, ampak ga spodbuja koncentracijski gradient.

Snovi, ki se raztapljajo, imenujemo topila, premikajo se skozi raztopino (ali plin) z naključnimi gibi. Naključno gibanje je opredeljeno kot gibanje, ki se pojavi po naključju, kadar ni rednega reda ali sistema, po katerem se gibi delcev spreminjajo v raztopini ali plinu.

Preprosta difuzija

Če so molekule dovolj majhne, ​​se lahko ta preprosta difuzija pojavi po celičnih membranah, med posameznimi fosfolipidi, ki jih sestavljajo. Membrane so lahko prepustne, neprepustne ali polprepustne.

Prepustna membrana je tista, ki omogoča, da katera koli snov preide skozi, neprepustna membrana ne dovoli nobene snovi skozi, polprepustna membrana pa samo nekaterim snovem lahko preide skozi.

Preprost postopek difuzije

Preprosta difuzija poteka z delovanjem vodikovih vezi, ki nastajajo med molekulami vode in raztopljenimi topil v njej. Molekule vode se premikajo naključno in na koncu obkrožajo posamezne molekule topljenca, kar povečuje priložnost za tvorbo vodikovih vezi.

Če bi mešanico snovi naredili v vodi, bi se sprva snov koncentrirala na enem mestu, prvotnem. Takrat je gradient koncentracije zelo visok.

Ko mineva čas, se molekule premikajo in trčijo med seboj; to gibanje spodbuja nastajanje vezi med topnimi delci in topilom. Vendar se te vezi hitro zlomijo, ker so zelo šibke, in to je lastnost, ki jim omogoča, da se porazdelijo po vesolju, dokler ne dosežejo ravnotežja.

Na tistem mestu, kjer je topilo enakomerno porazdeljeno po raztopini, se sila koncentracijskega gradienta konča.

Preprosti primeri difuzije

Izmenjava plinov v dihalih

V dihalnem sistemu pljučnih živali se nenehno izmenjujeta kisik (O2) in ogljikov dioksid (CO2). Živali absorbirajo kisik in s preprosto difuzijo izpuščajo ogljikov dioksid.

V pljučih je koncentracija kisika višja kot v krvi, zato obstaja koncentracija koncentracije med tema dvema regijama, kar povzroči spodbujanje difuzije kisika iz pljuč v kri.

Podobno, ker je v krvi več molekul ogljikovega dioksida kot v pljučih, se bodo te preusmerile iz krvi v pljuča.

Širjenje čaja v vroči vodi

Ko skodelico čaja spijemo sprva, je samo topla voda brez topil. Če čajno vrečko damo v vročo vodo, začne čajne delce iz vrečke sprostiti - kjer je večja koncentracija čaja - v vodo, kjer je koncentracija čaja nižja.

Premiku molekul ugodi začetni gradient koncentracije čaja. Sčasoma difuzija čaja povzroči izenačenje koncentracij po skodelici in raztopina postane homogena (vse je videti iste barve). V tem trenutku ni več gradienta koncentracije.

Razlike med preprosto difuzijo in olajšano difuzijo

- V preprosti difuziji delci prosto prečkajo celično membrano, brez "pomoči" drugih struktur. Nasprotno se molekule pri lažji difuziji prenašajo skozi majhne proteinske kanale, ki prečkajo celotno membrano.

- Preprosta difuzija je počasnejša kot olajšana.

- Enostavna difuzija ni značilna za topilo, le delci, ki jih je treba prevažati, morajo biti hidrofobni, da lahko brez težav prestopijo celično membrano. Nasprotno se v olajšani difuziji transportirajo specifični topili.

- Enostavne difuzije ni mogoče zavirati, medtem ko lahko olajšano difuzijo zavrejo posebne molekule, ki se vežejo na kanale transportera.

- Preprosta difuzija je vedno pasiven proces, torej ne potrebuje energije iz ATP. Nasprotno pa je olajšana difuzija lahko aktivni ali pasivni mehanizem, odvisno od tega, ali potrebuje energijo ATP ali ne.

- S preprosto difuzijo se snovi vedno premikajo v prid njihovemu koncentracijskemu gradientu. Nasprotno, s pomočjo olajšane difuzije snovi gredo skozi membrano proti ali v prid njegovemu koncentracijskemu gradientu.

- Enostavna difuzija omogoča prehod majhnih in nepolarnih (hidrofobnih) molekul, medtem ko olajšana difuzija omogoča prehod velikih in polarnih (hidrofilnih) molekul.

Razlike med preprosto difuzijo in osmozo

- enostavna difuzija se nanaša na gibanje katere koli snovi kot funkcije njenega koncentracijskega gradienta; na drugi strani pa se osmoza nanaša izključno na gibanje vode kot funkcijo njenega vodnega potenciala.

- Preprosta difuzija se pojavi v trdnih tekočinah in plinih. Nasprotno, osmoza se lahko pojavi le v tekočem mediju.

- Za preprosto difuzijo ni potrebna polprepustna membrana, osmoza pa je proces, ki poteka skozi polprepustno membrano.

- Preprosta difuzija pomaga izenačiti koncentracije raztopljenih topljenih snovi v razpoložljivem prostoru. Osmoza ne daje prednost enaki koncentraciji vode na obeh straneh polprepustne membrane.

- Med različnimi vrstami topil lahko pride do preproste difuzije. Nasprotno pa se osmoza lahko pojavi le med podobnimi topili in v bioloških sistemih. To topilo je na splošno voda.

- V preprosti difuziji se delci porazdelijo v vse smeri, pri osmozi je pretok molekul v bistvu v isti smeri.

- Enostavnega difuzijskega procesa ni mogoče ustaviti ali obrniti. Namesto tega lahko osmozo zaustavimo ali obrnemo, če na pritisk na strani membrane, kjer je na voljo manj vode, dodatno pritiskamo.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekularna biologija celice (6. izd.). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2. izd.) Pearsonova vzgoja.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekularna celična biologija (8. izd.). WH Freeman in družba.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Življenje: veda o biologiji (7. izd.). Sinauer Associates in WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomske in fiziološka (8 ^th ). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Načela anatomije in fiziologije (13. izd.). John Wiley & Sons Inc.