Diffuusio ja osmoosi ovat molemmat passiivisia kuljetusprosesseja, joten ne eivät vaadi energiaa Molemmat prosessit ovat välttämättömiä biologisten prosessien, kuten veden tai ravinteiden kulkeutumisen solujen välillä, moitteettomalle toiminnalle. ratkaisuja ei ole erotettu puoliläpäisevällä kalvolla, kun taas osmoosi esiintyy yksinomaan puoliläpäisevän kalvon poikki.
Passiivisia kuljetusprosesseja on itse asiassa kolmenlaisia. Diffuusion ja osmoosin lisäksi on myös Vaikka diffuusio ja osmoosi eivät sisällä proteiineja aineita kuljetettaessa, helpotettu diffuusio vaatii proteiinien apua.
Mitä diffuusio?
Diffuusio on molekyylien passiivinen liike alueelta, jolla on suuri molekyylipitoisuus alueelle, jossa on pienempi pitoisuus. Solujen sisällä diffuusio on pienten molekyylien kulkeutumista solukalvon läpi.
Molekyylit ovat aina liikkeessä. Lämpötila, fyysinen laatu, johon ihmiset yleensä viittaavat jokapäiväisessä elämässään, liittyy suoraan molekyyliliikkeeseen. Se on materiaalissa olevien molekyylien keskimääräisen kineettisen energian mitta. Molekyylien energia aiheuttaa satunnaisen liikkeen, joka puolestaan laukaisee diffuusion. Molekyylien törmäykset ovat yleisiä: jopa ilmassa ilmakehän paineessa molekyyli törmää naapuriin muutaman nanosekunnin välein.
Maapallolla ilmakehän sisällä olevalla ilmalla on sama koostumus ja se koostuu typestä (78%), hapesta (noin 21%), argonista (melkein 1 %), ja muut kaasut, kuten CO2, joita on läsnä pieninä määrinä (mutta silti riittää lämmittämään planeettaa kiihtyvällä nopeudella).
Diffuusio tekee ilman koostumuksesta tasaisen jakamalla kemiallisia aineita, kuten happea uudelleen. ilmaa, kunnes tasapaino on saavutettu: toisin sanoen, kunnes pitoisuusgradientti – kahden alueen välinen pitoisuusero – on eliminoitu. Jos lajin pitoisuus ei ole alun perin yhtenäinen, ajan myötä diffuusio aiheuttaa massansiirron tasaisemman pitoisuuden hyväksi.
Kun tasapaino on saavutettu, molekyylien liike ei pysähdy, koska niiden kineettinen energia on sama . Kemiallisten lajien liike on nyt tasa-arvoinen molempiin suuntiin.
Diffuusioon vaikuttavat tekijät ovat:
- pitoisuusgradientti;
- lämpötila;
- etäisyyshiukkasten on kuljettava.
Katsotaanpa joitain esimerkkejä diffuusiosta toiminnassa. Hajuveden ruiskuttaminen huoneeseen tekee siitä hajun mukavan hetkeksi, mutta ajan myötä diffuusio jakaa hajumolekyylejä, kunnes niiden pitoisuus on huomaamaton ihmisen nenälle. Ruokavärin pudottaminen kupilliseen vettä, joka muuttaa koko liuottimen (veden) väriä, on toinen hieno esimerkki diffuusiosta.
Diffuusio on laaja ja tärkeä prosessi sekä elämättömät että elävät järjestelmät. Soluun pääsemiseksi ja siitä poistumiseksi aineiden, kuten veden tai ravinteiden, on kuljettava puoliläpäisevän kalvon läpi. Diffuusio on yksi prosesseista, jotka mahdollistavat tämän. Puoliläpäisevä tai selektiivisesti läpäisevä kalvo on kalvo, jonka avulla jotkin aineet pääsevät helposti läpi, kun taas muut aineet kulkevat läpi hyvin hitaasti tai eivät ollenkaan.
Koska diffuusio tapahtuu useissa olosuhteissa, tutkijat luokittelevat useita tyyppejä diffuusio.
- Yksinkertainen diffuusio on yleisin diffuusion muoto, jossa aineita kuljetetaan ilman proteiinien apua.
- Helpotettu diffuusio edellyttää kuljetusproteiineja diffundoimaan aineita solun läpi. membraani.
- Dialyysi on liuenneiden aineiden diffuusio selektiivisesti läpäisevän kalvon läpi.
- Osmoosi määritellään yleensä veden, diffuusiona, valitsema liuotin kaikissa elävissä järjestelmissä, selektiivisesti läpäisevä kalvo.
Mikä on osmoosi
Osmoosi, eräänlainen diffuusio, edustaa veden liikkumista osittain läpäisevän kalvon läpi korkean vesipitoisuuden alueelta alueelle alhainen vesipitoisuus.
Osmoosi tapahtuu kaikissa soluissa. Esimerkiksi kun ne asetetaan veteen, punasolut päästävät veden hiipumaan kalvonsa läpi. Kun se sijoitetaan väkevään sokeriliuokseen, punasolu kutistuu, koska vesi liikkuu osmoosin kautta kohti alemman vesipitoisuuden aluetta. Siksi solut näyttävät ryppyisiltä mikroskoopilla katsottuna. Onneksi tätä ei koskaan tapahdu kehon sisällä, koska munuaiset varmistavat, että veren pitoisuus pysyy suunnilleen samalla tasolla kuin liuoksen pitoisuus punasolujen sisällä.
Toisin kuin punasolut, kasvisoluilla on paljon vahvempi ja jäykempi soluseinä solukalvon ulkopuolella. Tämä antaa kasvisoluille mahdollisuuden imeä enemmän vettä osmoosilla hajoamatta. Ilman osmoosia kasvit eivät pystyisi imemään vettä maaperästä. Kun enemmän vettä imeytyy, solut itse jäykistyvät paineen vuoksi – tämä on erittäin hyödyllistä, koska kasveilla ei ole luurankoja. Jos kasvisolut menettävät liikaa vettä osmoosin vaikutuksesta, ne muuttuvat vähemmän jäykiksi ja lopulta solukalvo kutistuu poispäin soluseinästä.
Kun osmoosia käytetään tasoittamaan pitoisuudet kalvon molemmilla puolilla, se aiheuttaa osmoottiseksi paineeksi kutsutun voiman. Kuvaa esimerkiksi kaksi säiliön osastoa, jotka on erotettu puoliläpäisevällä kalvolla, joka sallii vain vesimolekyylien läpäisemisen. Yksi osasto on täytetty suolaliuoksella, kun taas toinen viereinen osasto on puhtaan veden liuos. Ainoa tapa saavuttaa tasapaino on kuljettaa vettä puhtaan veden osastosta suolaisen veden osastoon. Tällöin osmoosi nostaa nestetasoa suolavesiosastossa, kunnes kahden osaston välisen tasoeron aiheuttama riittävä paine pysäyttää prosessit. Tämän tasapainon saavuttamiseksi tarvittavaa painetta kutsutaan osmoottiseksi paineeksi.
On myös sellainen asia kuin käänteisosmoosi, joka on kirjaimellisesti käänteinen osmoosin prosessi, jossa liuotin suodatetaan korkealla rikasteesta alempi konsentraattiliuos. Toisin sanoen käänteisosmoosi erottaa liuottimen liuottimesta sen sijaan, että etsitään tasapainoa liuottimesta ja liuenneesta aineesta.
Käänteisosmoosi on erittäin kätevä sovelluksissa, kuten veden suolanpoisto (suolan poistaminen merivedestä). . Maailmanlaajuisesti maailmassa on nyt yli 13 000 suolanpoistolaitosta. Käänteisosmoosissa olemme (kirjaimellisesti) vain kääntämässä prosessia tekemällä liuotinsuodattimen korkeasta konsentraatistamme ja alemmasta konsentraattiliuoksesta, joten sen sijaan, että luodaan tasavertainen liuotin- ja liuenneen aineen tasapaino molemmissa liuoksissa, se erottaa liukenevan liuottimesta.