JEDNOSTAVNA DIFUZIJA: POSTUPAK I PRIMJERI - BIOLOGIJA - 2025

Jednostavnom difuzijom je fizički postupak kojim se tvari pomiče od područja gdje su visoko koncentrirani u područjima gdje je koncentracija tvari manji. Jednostavna difuzija spontani je proces koji ne zahtijeva energiju, ali potiče gradijent koncentracije.

Tvari koje se rastvaraju nazivaju se soluti, kreću se kroz otopinu (ili plin) nasumičnim pokretima. Nasumično gibanje definira se kao gibanje koje se događa slučajno, gdje ne postoji redovan redoslijed ili sustav po kojem se gibanja čestica mijenjaju u otopini ili plinu.

Jednostavna difuzija

Ako su molekule dovoljno male, može se dogoditi ova jednostavna difuzija kroz stanične membrane, između pojedinih fosfolipida koji je čine. Membrane mogu biti propusne, nepropusne ili polupropusne.

Propusna membrana je ona koja dopušta da bilo koja tvar prođe, nepropusna membrana ne dopušta da bilo koja tvar prođe kroz nju, a polupropusna membrana omogućava prolazak kroz nju samo određenim tvarima.

Jednostavan postupak difuzije

Jednostavna difuzija provodi se djelovanjem vodikovih veza koje nastaju između molekula vode i otapala otopljenih u njoj. Molekule vode se kreću nasumično i na kraju okružuju pojedine molekule rastvora, maksimizirajući priliku za formiranje vodikovih veza.

Dakle, ako bi se mješavina neke tvari napravila u vodi, tvar bi se u početku koncentrirala na jednom mjestu, inicijalnom. Tada je gradijent koncentracije vrlo visok.

Kako vrijeme prolazi, molekule se kreću i sudaraju jedna s drugom; ovaj pokret potiče stvaranje veza između čestica otopljenih tvari i otapala. Međutim, ove se veze brzo prekidaju jer su vrlo slabe i to je svojstvo koje im omogućuje distribuciju kroz svemir dok se ne postigne ravnoteža.

U tom trenutku, gdje je rastvor jednoliko raspodijeljen po cijeloj otopini, sila gradijenta koncentracije završava.

Jednostavni primjeri difuzije

Razmjena plina u dišnom sustavu

U dišnom sustavu pluća životinje se neprestano izmjenjuju kisik (O2) i ugljični dioksid (CO2). Životinje apsorbiraju kisik i istiskuju ugljični dioksid jednostavnom difuzijom.

U plućima je koncentracija kisika veća nego u krvi, tako da postoji gradijent koncentracije između ove dvije regije, što uzrokuje promicanje difuzije kisika iz pluća u krv.

Slično tome, kako u krvi ima više molekula ugljičnog dioksida nego u plućima, oni će prijeći iz krvi u pluća.

Širenje čaja u vrućoj vodi

Kada se u početku skuha šalica čaja, postoji samo topla voda bez ikakvih rastvora. Stavljanjem vrećice čaja u vruću vodu počinje otpuštati čestice čaja iz vrećice - tamo gdje je veća koncentracija čaja - u vodu, gdje je koncentracija čaja niža.

Kretanju molekula pogoduje početni gradijent koncentracije čaja. Na kraju, difuzija čaja uzrokuje izjednačavanje koncentracija kroz šalicu, a otopina postaje homogena (sve izgleda iste boje). U ovom trenutku više nema gradijenta koncentracije.

Razlike između jednostavne i jednostavne difuzije

- Jednostavnom difuzijom, čestice slobodno prelaze preko stanične membrane, bez "pomoći" drugih struktura. Suprotno tome, u olakšanoj difuziji, molekule se prevoze kroz male proteinske kanale koji prelaze čitavu membranu.

- Jednostavna difuzija je sporija od olakšane difuzije.

- Jednostavna difuzija nije karakteristična za otapalo, samo što čestice koje se prevoze moraju biti hidrofobne da bi mogle bez problema preći preko stanične membrane. Suprotno tome, u olakšanoj difuziji se transportiraju specifični rastvori.

- Jednostavna difuzija se ne može inhibirati, dok se olakšana difuzija može inhibirati specifičnim molekulama koje se vežu na kanale transportera.

- Jednostavna difuzija uvijek je pasivan proces, odnosno ne zahtijeva energiju iz ATP-a. Suprotno tome, olakšana difuzija može biti aktivan ili pasivan mehanizam, ovisno o tome zahtijeva li ili ne energije ATP-a ili ne.

- Jednostavnom difuzijom tvari se uvijek kreću u korist gradijenta koncentracije. Suprotno tome, u olakšanoj difuziji tvari prolaze kroz membranu protiv ili u korist njenog gradijenta koncentracije.

- Jednostavna difuzija omogućuje prolazak malih i nepolarnih (hidrofobnih) molekula, dok olakšana difuzija omogućuje prolazak velikih i polarnih (hidrofilnih) molekula.

Razlike između jednostavne difuzije i osmoze

- jednostavna difuzija odnosi se na kretanje bilo koje tvari kao funkcije njezinog gradijenta koncentracije; s druge strane, osmoza se odnosi isključivo na kretanje vode kao funkciju njenog vodenog potencijala.

- Jednostavna difuzija događa se u čvrstim tekućinama i plinovima. Nasuprot tome, osmoza se može pojaviti samo u tekućem mediju.

- Jednostavna difuzija ne zahtijeva polupropusnu membranu, dok je osmoza proces koji se odvija kroz polupropusnu membranu.

- Jednostavna difuzija pomaže izjednačavanju koncentracija otopljenih otopljenih tvari u raspoloživom prostoru. Osmoza ne pogoduje jednakosti koncentracije vode na obje strane polupropusne membrane.

- Može se dogoditi jednostavna difuzija između različitih vrsta otapala. Nasuprot tome, osmoza se može pojaviti samo između sličnih otapala i u biološkim sustavima. Ovo otapalo je uglavnom voda.

- Jednostavnom difuzijom čestice se raspodjeljuju u svim smjerovima, a u osmozi je protok molekula u osnovi u istom smjeru.

- Jednostavni postupak difuzije ne može se zaustaviti ili preokrenuti. Umjesto toga, osmoza se može zaustaviti ili preokrenuti ako se doda dodatni tlak na strani membrane gdje je manje vode dostupno.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. i Walter, P. (2014). Molekularna biologija stanice (6. izd.). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologija (2. izd.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molekularna biološka stanica (8. izd.). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. i Heller, H. (2004). Život: nauka o biologiji (7. izd.). Sinauer Associates i WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. i Martin, D. (2004). Biologija (7. izd.) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomije i Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. i Derrickson, B. (2012). Načela anatomije i fiziologije (13. izd.). John Wiley & Sons Inc.