Diffusion og osmose er begge passive transportprocesser, hvilket betyder, at de ikke kræver noget energitilførsel til Begge processer er essentielle for, at biologiske processer fungerer korrekt, såsom transport af vand eller næringsstoffer mellem celler.
Den største forskel mellem de to er, at diffusion kan forekomme i enhver blanding, selv når to løsninger er ikke adskilt af en semipermeabel membran, hvorimod osmose udelukkende forekommer over en semipermeabel membran.
Der er faktisk tre typer af passive transportprocesser. Udover diffusion og osmose er der også lettere diffusion. Mens diffusion og osmose ikke involverer proteiner ved transport af stoffer, har letter diffusion brug for hjælp fra proteiner.
Hvad er diffusion?
Diffusion er den passive bevægelse af molekyler fra et område med høj koncentration af molekylerne til et område med en lavere koncentration. Inde i celler er diffusion transport af små molekyler over cellemembranen.
Molekyler er altid i bevægelse. Temperatur, en fysisk kvalitet, som folk ofte refererer til i deres daglige liv, er direkte relateret til molekylær bevægelse. Det er et mål for den gennemsnitlige kinetiske energi af molekylerne i et materiale. Molekylernes energi forårsager tilfældig bevægelse, som igen udløser diffusion. Kollisioner mellem molekyler er almindelige: selv i luften ved atmosfærisk tryk kolliderer et molekyle med en nabo hvert par nanosekunder.
På tværs af planeten har luften inde i atmosfæren den samme sammensætning og består af nitrogen (78%), ilt (ca. 21%), argon (næsten 1 %) og andre gasser som CO2, der er til stede i små mængder (men stadig nok til at opvarme planeten med en accelererende hastighed).
Diffusion gør luftsammensætningen ensartet ved at omfordele kemiske arter, såsom ilt i luft, indtil ligevægt er nået: med andre ord, indtil koncentrationsgradienten – forskellen i koncentration mellem to områder – er blevet elimineret. Hvis koncentrationen af en art ikke oprindeligt er ensartet, vil diffusion med tiden forårsage en masseoverførsel til fordel for en mere ensartet koncentration.
Når de er i ligevægt, stopper bevægelsen af molekyler ikke, fordi deres kinetiske energi er den samme . Der er nu en lige bevægelse af kemiske arter i begge retninger.
De faktorer, der påvirker diffusion er:
- koncentrationsgradient;
- temperatur;
- afstandspartikler skal bevæge sig.
Lad os se på nogle eksempler på diffusion i aktion. Sprøjtning af parfume i et rum vil få det til at lugte godt i et stykke tid, men over tid vil diffusion distribuere lugtmolekylerne, indtil deres koncentration er umærkelig for den menneskelige næse. At droppe madfarvning i en kop vand, som vil ændre farven på hele opløsningsmidlet (vand), er et andet godt eksempel på diffusion
Diffusion er en udbredt og vigtig proces til både ikke-levende og levende systemer. For at komme ind og ud af en celle skal stoffer som vand eller næringsstoffer passere gennem den semipermeable membran. Diffusion er en af de processer, der muliggør dette. En semipermeabel eller selektiv permeabel membran er en membran, der gør det muligt for nogle stoffer at passere let, mens andre stoffer bevæger sig meget langsomt eller slet ikke.
Da diffusion finder sted under en række betingelser, klassificerer forskere flere typer diffusion.
- Enkel diffusion er den mest almindelige form for diffusion, hvor stoffer transporteres uden hjælp fra proteiner.
- Forenklet diffusion kræver transportproteiner for at diffundere stoffer på tværs af en celles membran.
- Dialyse er diffusion af opløste stoffer på tværs af en selektivt permeabel membran.
- Osmose defineres normalt som diffusion af vand, det valgte opløsningsmiddel i alle levende systemer, på tværs af en selektiv permeabel membran.
Hvad er osmose
Osmose, en form for diffusion, repræsenterer vandets bevægelse over en delvist permeabel membran fra et område med høj vandkoncentration til et område med lav vandkoncentration.
Osmose finder sted i alle celler. Når de f.eks. Placeres i vand, vil røde blodlegemer lade vandet krybe gennem deres membran. Når de placeres i en koncentreret sukkeropløsning, krymper de røde blodlegemer faktisk, fordi vandet bevæger sig ud ved osmose mod området med lavere vandkoncentration. Dette er grunden til, at cellerne ser krøllede ud, når de ses gennem et mikroskop. Heldigvis sker dette aldrig inde i kroppen, fordi nyrerne sørger for, at blodkoncentrationen forbliver omtrent den samme som koncentrationen af opløsningen inde i de røde blodlegemer.
I modsætning til røde blodlegemer har planteceller en langt stærkere og mere stiv cellevæg på ydersiden af cellemembranen. Dette gør det muligt for plantecellerne at absorbere mere vand ved osmose uden at sprænge. Uden osmose ville planter ikke være i stand til at absorbere vand fra jorden. Da mere vand absorberes, bliver cellen selv stiv på grund af trykket – dette er meget nyttigt, da planter ikke har skelet. Hvis planteceller mister for meget vand ved osmose, bliver de mindre stive, og til sidst krymper cellemembranen væk fra cellevæggen.
Når osmose bruges til at udligne koncentrationer på begge sider af membranen, udøver den en kraft kaldet osmotisk tryk. Se for eksempel to rum i en tank adskilt af en semipermeabel membran, der kun tillader vandmolekyler at passere igennem. Det ene rum er fyldt med en saltopløsning, mens det andet tilstødende rum er en ren vandopløsning. Den eneste måde, hvorpå ligevægt kan nås, er ved at transportere vand fra det rene vandrum til saltvandsområdet. På den måde hæver osmose væskeniveauet i saltvandsrummet, indtil tilstrækkeligt tryk forårsaget af forskellen i niveauer mellem de to rum stopper processerne. Det tryk, det tager at nå denne ligevægt, kaldes det osmotiske tryk.
Der er også sådan en ting som omvendt osmose, som bogstaveligt talt er den omvendte proces med osmose, hvor opløsningsmidlet filtrerer ud af det høje koncentrat i lavere koncentratopløsning. Med andre ord, i stedet for at søge en lige balance mellem opløsningsmiddel og opløst stof i begge opløsninger, adskiller omvendt osmose det opløste stof fra opløsningsmidlet.
Omvendt osmose er meget praktisk til applikationer som afsaltning af vand (fjernelse af salt fra havvand) . På verdensplan er der nu over 13.000 afsaltningsanlæg i verden. I omvendt osmose vender vi (bogstaveligt talt) bare processen ved at gøre vores opløsningsmiddelfilter ud af vores høje koncentrat og ind i den nedre koncentratopløsning, så i stedet for at skabe en lige balance mellem opløsningsmiddel og opløst stof i begge opløsninger adskiller det opløst stof fra opløsningsmidlet.