Diffusion och osmos är båda passiva transportprocesser, vilket innebär att de inte behöver någon energitillförsel till Båda processerna är avgörande för att biologiska processer fungerar som transport av vatten eller näringsämnen mellan celler.
Huvudskillnaden mellan de två är att diffusion kan förekomma i vilken blandning som helst, även när två lösningar är inte separerade av ett semipermeabelt membran, medan osmos exklusivt förekommer över ett semipermeabelt membran.
Det finns faktiskt tre typer av passiva transportprocesser. Förutom diffusion och osmos finns det också underlättad diffusion. Även om diffusion och osmos inte involverar proteiner vid transport av ämnen, behöver lättad diffusion hjälp av proteiner.
Vad är diffusion?
Diffusion är den passiva förflyttningen av molekyler från ett område med hög koncentration av molekylerna till ett område med en lägre koncentration. Inuti celler är diffusion transport av små molekyler över cellmembranet.
Molekyler är alltid i rörelse. Temperatur, en fysisk kvalitet som folk ofta refererar till i deras dagliga liv, är direkt relaterad till molekylär rörelse. Det är ett mått på den genomsnittliga kinetiska energin för molekylerna i ett material. Molekylernas energi orsakar slumpmässig rörelse som i sin tur utlöser diffusion. Kollisioner mellan molekyler är vanliga: även i luften vid atmosfärstryck kolliderar en molekyl med en granne med några nanosekunder.
Över hela planeten har luften i atmosfären samma sammansättning och består av kväve (78%), syre (cirka 21%), argon (nästan 1 %) och andra gaser som koldioxid som finns i små mängder (men ändå tillräckligt för att värma planeten i en hastighet).
Diffusion gör luftkompositionen enhetlig genom att omfördela kemiska arter, såsom syre i luft tills jämvikt uppnås: med andra ord tills koncentrationsgradienten – skillnaden i koncentration mellan två områden – har eliminerats. Om koncentrationen av en art inte initialt är enhetlig kommer diffusion över tid att orsaka en massaöverföring till förmån för en mer enhetlig koncentration.
En gång i jämvikt stannar inte molekylernas rörelse eftersom deras kinetiska energi är densamma . Det finns nu en lika rörelse av kemiska arter i båda riktningarna.
Faktorerna som påverkar diffusion är:
- koncentrationsgradient;
- temperatur;
- avståndspartiklar måste färdas.
Låt oss titta på några exempel på diffusion i aktion. Sprutning av parfym i ett rum gör att det luktar trevligt en liten stund, men med tiden kommer diffusion att fördela luktmolekylerna tills deras koncentration är omärklig för den mänskliga näsan. Att tappa livsmedelsfärgning i en kopp vatten, som kommer att ändra färgen på hela lösningsmedlet (vatten), är ett annat bra exempel på diffusion
Diffusion är en utbredd och viktig process för både icke-levande och levande system. För att komma in och ut ur en cell måste ämnen som vatten eller näringsämnen passera genom det semipermeabla membranet. Diffusion är en av de processer som möjliggör detta. Ett semipermeabelt eller selektivt permeabelt membran är ett membran som gör det möjligt för vissa ämnen att passera lätt medan andra ämnen reser mycket långsamt eller inte alls.
Eftersom diffusion sker under olika förhållanden klassificerar forskare flera typer av diffusion.
- Enkel diffusion är den vanligaste typen av diffusion, där ämnen transporteras utan hjälp av proteiner.
- Förenklad diffusion kräver transportproteiner för att sprida ämnen över en cell membran.
- Dialys är diffusion av lösta ämnen över ett selektivt permeabelt membran.
- Osmos definieras vanligtvis som diffusion av vatten, det lösningsmedel som valts i alla levande system, över ett selektivt permeabelt membran.
Vad är osmos
Osmos, en typ av diffusion, representerar rörelsen av vatten över ett delvis permeabelt membran, från ett område med hög vattenkoncentration till ett område med låg vattenkoncentration.
Osmos äger rum i alla celler. När de till exempel placeras i vatten kommer röda blodkroppar att låta vattnet krypa genom membranet. När den placeras i en koncentrerad lösning av socker krymper de röda blodkropparna faktiskt eftersom vattnet rör sig ut genom osmos mot området med lägre vattenkoncentration. Det är därför cellerna verkar skrynkliga när de ses genom ett mikroskop. Lyckligtvis händer detta aldrig i kroppen eftersom njurarna ser till att blodkoncentrationen förblir ungefär densamma som koncentrationen av lösningen inuti de röda blodkropparna.
Till skillnad från röda blodkroppar har växtceller en mycket starkare och styvare cellväggar på utsidan av cellmembranet. Detta gör det möjligt för växtcellerna att absorbera mer vatten genom osmos utan att spricka. Utan osmos skulle växter inte kunna absorbera vatten från jorden. När mer vatten absorberas blir själva cellen stel på grund av trycket – detta är mycket användbart eftersom växter inte har skelett. Om växtceller förlorar för mycket vatten genom osmos blir de mindre styva och så småningom krymper cellmembranet bort från cellväggen.
När osmos används för att utjämna koncentrationerna på båda sidor av membranet utövar den en kraft som kallas osmotiskt tryck. Bilda till exempel två fack i en tank åtskilda av ett semipermeabelt membran som bara tillåter vattenmolekyler att passera genom. Det ena facket är fyllt med en saltlösning, medan det andra facket är en rent vattenlösning. Det enda sättet att nå jämvikt är att transportera vatten från avdelningen för rent vatten till saltvattenavdelningen. På så sätt ökar osmos vätskenivån i saltvattenfacket tills tillräckligt tryck orsakat av skillnaden i nivåer mellan de två facken stoppar processerna. Det tryck som krävs för att nå denna jämvikt kallas osmotiskt tryck.
Det finns också sådant som omvänd osmos, som bokstavligen är den omvända processen för osmos, där lösningsmedlet filtrerar ut ur det höga koncentratet till lägre koncentratlösning. Med andra ord, istället för att hitta en jämn balans mellan lösningsmedel och löst ämne i båda lösningarna, skiljer omvänd osmos lösningen från lösningsmedlet. . Över hela världen finns det nu över 13 000 avsaltningsanläggningar i världen. I omvänd osmos vänder vi (bokstavligen) bara processen genom att göra vårt lösningsmedelsfilter ur vårt höga koncentrat och in i den nedre koncentratlösningen, så istället för att skapa en jämn balans mellan lösningsmedel och löst i båda lösningarna, skiljer det ut lösningen från lösningsmedlet.