Diffusjon og osmose er begge passive transportprosesser, noe som betyr at de ikke krever energiinngang til Begge prosessene er essensielle for at biologiske prosesser fungerer som transport av vann eller næringsstoffer mellom celler.
Hovedforskjellen mellom de to er at diffusjon kan forekomme i en hvilken som helst blanding, selv når to løsninger er ikke skilt av en semipermeabel membran, mens osmose utelukkende forekommer over en semipermeabel membran.
Det er faktisk tre typer passive transportprosesser. Foruten diffusjon og osmose er det også forenklet diffusjon. Mens diffusjon og osmose ikke involverer proteiner ved transport av stoffer, trenger lett diffusjon hjelp av proteiner.
Hva er diffusjon?
Diffusjon er den passive bevegelsen av molekyler fra et område med høy konsentrasjon av molekylene til et område med en lavere konsentrasjon. Inne i celler er diffusjon transport av små molekyler over cellemembranen.
Molekyler er alltid i bevegelse. Temperatur, en fysisk kvalitet som folk ofte refererer til i deres daglige liv, er direkte relatert til molekylær bevegelse. Det er et mål på den gjennomsnittlige kinetiske energien til molekylene i et materiale. Molekylenes energi forårsaker tilfeldig bevegelse som igjen utløser diffusjon. Kollisjoner mellom molekyler er vanlige: selv i luften ved atmosfæretrykk kolliderer et molekyl med en nabo hvert par nanosekunder.
Over hele planeten har luften i atmosfæren den samme sammensetningen og består av nitrogen (78%), oksygen (ca. 21%), argon (nesten 1 %), og andre gasser som CO2 som er til stede i små mengder (men likevel nok til å varme planeten i en akselerasjonshastighet).
Diffusjon gjør luftsammensetningen ensartet ved å omfordele kjemiske arter, slik som oksygen i luft, til likevekt er nådd: med andre ord, til konsentrasjonsgradienten – forskjellen i konsentrasjon mellom to områder – er eliminert. Hvis konsentrasjonen av en art i utgangspunktet ikke er jevn, vil diffusjon over tid føre til en masseoverføring til fordel for en mer jevn konsentrasjon.
Når de er i likevekt, stopper ikke molekylers bevegelse fordi deres kinetiske energi er den samme . Det er nå en lik bevegelse av kjemiske arter i begge retninger.
Faktorene som påvirker diffusjonen er:
- konsentrasjonsgradient;
- temperatur;
- avstandspartikler må bevege seg.
La oss se på noen eksempler på diffusjon i handling. Sprøyting av parfyme i et rom får den til å lukte fin en liten stund, men over tid vil diffusjon distribuere luktmolekylene til konsentrasjonen av dem er umerkelig for den menneskelige nesen. Å droppe matfargestoff i en kopp vann, som vil endre fargen på hele løsningsmidlet (vann), er et annet godt eksempel på diffusjon
Diffusjon er en utbredt og viktig prosess for både ikke-levende og levende systemer. For å komme inn og ut av en celle, må stoffer som vann eller næringsstoffer passere gjennom den semipermeable membranen. Diffusjon er en av prosessene som muliggjør dette. En semipermeabel eller selektiv permeabel membran er en membran som lar noen stoffer lett passere gjennom mens andre stoffer beveger seg veldig sakte eller ikke i det hele tatt.
Siden diffusjon skjer under en rekke forhold, klassifiserer forskere flere typer diffusjon.
- Enkel diffusjon er den vanligste typen diffusjon, der stoffer transporteres uten hjelp av proteiner.
- Tilrettelagt diffusjon krever transportproteiner for å diffundere stoffer over en celles membran.
- Dialyse er diffusjon av oppløste stoffer over en selektivt permeabel membran.
- Osmose er vanligvis definert som diffusjon av vann, løsningsmidlet som er valgt i alle levende systemer, over en selektivt permeabel membran.
Hva er osmose
Osmose, en type diffusjon, representerer bevegelsen av vann over en delvis permeabel membran, fra et område med høy vannkonsentrasjon til et område med lav vannkonsentrasjon.
Osmose finner sted i alle celler. Når de for eksempel plasseres i vann, vil røde blodlegemer la vannet krype gjennom membranen. Når den plasseres i en konsentrert løsning av sukker, krymper de røde blodcellene faktisk fordi vannet beveger seg ut av osmose mot området med lavere vannkonsentrasjon. Dette er grunnen til at cellene ser ut som rynket når de blir sett gjennom et mikroskop. Heldigvis skjer dette aldri inne i kroppen fordi nyrene sørger for at blodkonsentrasjonen holder seg omtrent den samme som konsentrasjonen av løsningen inne i de røde blodcellene.
I motsetning til røde blodlegemer har planteceller en langt sterkere og mer stiv cellevegg på utsiden av cellemembranen. Dette gjør det mulig for plantecellene å absorbere mer vann ved osmose uten å sprekke. Uten osmose ville planter ikke kunne absorbere vann fra jorden. Etter hvert som mer vann absorberes, blir cellen selv stiv på grunn av trykket – dette er veldig nyttig siden planter ikke har skjelett. Hvis planteceller mister for mye vann ved osmose, blir de mindre stive, og til slutt krymper cellemembranen fra celleveggen.
Når osmose brukes til å utjevne konsentrasjoner på begge sider av membranen, utøver den en kraft som kalles osmotisk trykk. Se for eksempel to rom i en tank atskilt med en semipermeabel membran som bare lar vannmolekyler passere gjennom. Det ene rommet er fylt med en saltløsning, mens det andre rommet er en ren vannløsning. Den eneste måten man kan oppnå likevekt på er å transportere vann fra rommet til rent vann til saltvannsrommet. Ved å gjøre dette øker osmose væskenivået i saltvannsrommet til nok trykk forårsaket av nivåforskjellen mellom de to rommene stopper prosessene. Trykket det tar for å nå denne likevekten kalles det osmotiske trykket.
Det er også noe som omvendt osmose, som bokstavelig talt er den omvendte prosessen med osmose, der løsningsmidlet filtreres ut av det høye konsentratet i lavere konsentratoppløsning. Med andre ord, i stedet for å søke en likevekt mellom løsningsmiddel og oppløst stoff i begge oppløsninger, skiller omvendt osmose løsemidlet fra løsningsmidlet.
Omvendt osmose er veldig nyttig for applikasjoner som vannavsaltning (å fjerne salt fra sjøvann) . Over hele verden er det nå over 13 000 avsaltingsanlegg i verden. I omvendt osmose reverserer vi (bokstavelig talt) bare prosessen ved å lage løsningsmiddelfilteret fra vårt høye konsentrat og inn i den nedre konsentratløsningen, så i stedet for å skape en likevekt mellom løsningsmiddel og løsemiddel i begge løsningene, skiller det ut løsemiddel fra løsningsmidlet.