Ułatwiona dyfuzja a aktywna dyfuzja: szczegółowa analiza porównawcza

by

W tym poście znajdziesz kluczowe różnice między dyfuzją ułatwioną a dyfuzją aktywną i dyfuzją prostą.

Ułatwiona dyfuzja to przemieszczanie się substancji z jednego ośrodka do drugiego wzdłuż gradientu stężeń, podczas gdy dyfuzja umożliwia substancjom w tym samym ośrodku z obszaru o wyższym do niższego stężenia podczas gdy aktywna dyfuzja pociąga za sobą wydatek energii i jest przeciwna gradientowi stężeń.

Ułatwiona dyfuzja a aktywna dyfuzja

Ułatwiona dyfuzjaAktywna dyfuzja

Jest to ruch wzdłuż gradientu stężeń przez określone miejsca w błonach komórkowych bez wydzielania przez komórkę energii. Oczywiście mniejsze cząstki będą wykazywać wyższą szybkość ułatwiona dyfuzja w porównaniu do większych cząstek.

Przepływ substancji w Błona komórkowa odbywa się do transportery białek.

Transportery mają specyficzną konfigurację odpowiednią do poszczególnych cząstek. Ułatwiona dyfuzja może wykazywać efekt nasycenia, taki jak transport aktywny.

Transportery białkowe często tworzą kanały i akwaporyny. kanały jonowe są specyficzne dla różnych jonów, np. K+, kl-NIE3-, PO43-Mg2+.

Akwaporyny lub kanały wodne to wyspecjalizowane kanały, które umożliwiają przepływ przez nie wody. Każdy kanał wodny jest otoczony ośmioma białkami (zwanymi również akwaporynami, chociaż termin ten jest również używany dla kanału wodnego).

Porin to pory wyłożone białkami znajdujące się na zewnątrz? błona mitochondriów, plastydy i kilka bakterii, które umożliwiają przejście małych substancji rozpuszczonych.

Jest to rodzaj transportu, który wiąże się ze zużyciem energii, szczególnej Białko nośnikowesi i często odbywa się wbrew gradientowi stężeń (transport pod górę). Pompy to Białko nośnikoweuczestniczy w transporcie aktywnym, ponieważ odbywa się wbrew gradientowi stężeń. Uważa się, że energia jest wykorzystywana do aktywacji Białko nośnikoweS. Aktywowany nośnik pobiera substancję rozpuszczoną z powierzchni membrany i tworzy kompleks nośnika substancji rozpuszczonej. Kompleks przemieszcza się w membranie, kierując część nośną substancji rozpuszczonej w stronę drugiej powierzchni. Teraz kompleks rozpada się i uwalniana jest substancja rozpuszczona. Wolny Białko nośnikowe ponownie zmienia swoją pozycję, aby ponownie pobrać substancję rozpuszczoną.
dyfuzja ułatwiona vs dyfuzja aktywna
Ułatwiona dyfuzja w błonie komórkowej, pokazująca kanały jonowe i białka nośnikowe z Wikipedia

Środki transportu przez komórkę : Ułatwiona dyfuzja a aktywna dyfuzja

Materiały są transportowane przez komórki na trzy sposoby. Oba rodzaje dyfuzja stanowią bierne transport, ponieważ nie zużywają energii i są zawsze wzdłuż gradientu.

Rodzaje ułatwionej dyfuzji

  • Ruch cząstek substancji rozpuszczonej przez błonę niezależny od cząstek innych substancji rozpuszczonych nazywa się Uniport.
  • Symportuj to ruch cząstek przez membranę w tym samym kierunku.
  • Ruchowi jednej substancji rozpuszczonej w jednym kierunku towarzyszy transport innej substancji rozpuszczonej w przeciwnym kierunku nazywa się Antyport.

Transport aktywny

Jest to środek transportu, który wiąże się z wydatkowaniem energii, specjalnych białek nośnikowych i często jest przeciwny gradientowi stężeń (transport pod górę).

Schemat pompy sodowo-potasowej en.svg
Działanie pompy sodowo-potasowej jest przykładem aktywnego transportu z Wikipedia

Transmitowanie

Jest to ruch cząsteczek przez błonę komórkową wzdłuż gradientu stężenia bez zużywania energii. Jest to ruch pasywny.

 Jest to proces powolny i występuje głównie w substancjach rozpuszczalnych w lipidach, ponieważ macierz błon komórkowych jest utworzona z lipidów. Dyfuzja jest powszechnie obserwowana w gazach i cieczach. Może również występować w ciałach stałych. Dyfuzja jest ważna, ponieważ jest to jedyny środek transportu gazów wewnątrz roślin. Gradienty stężeń, temperatura, ciśnienie i przepuszczalność błony wpływają na szybkość dyfuzji.

Ciśnienie dyfuzji

Ciśnienie wywierane przez cząstki przez błonę komórkową w celu dyfuzji z wyższego do niższego stężenia obszaru. Stężenie cząstek w substancji dyfundującej określa ciśnienie dyfuzji.

Niezależna dyfuzja

W systemie mogą być obecne dwa lub więcej rodzajów cząstek rozpraszających, takich jak tlen i dwutlenek węgla. Każda dyfuzyjna substancja wywiera ciśnienie dyfuzyjne. Jest znany jako Ciśnienie cząstkowe. Różne cząsteczki będą przemieszczać się przez błonę zgodnie z ich ciśnieniem cząstkowym. Niezależna dyfuzja umożliwia przechodzenie różnych cząsteczek przez membranę w zależności od stężenia lub ciśnienia cząstkowego.

Czynniki wpływające na dyfuzję

Na tempo dyfuzji wpływa wiele czynników. Czynnikami, które należy wziąć pod uwagę, są temperatura, gęstość substancji dyfundującej, gęstość medium, ciśnienie dyfuzji i odległość dyfuzji.

  • Temperatura

Szybkość dyfuzji wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. Dzieje się tak, ponieważ wzrosła energia kinetyczna cząstek rozpraszających.

  • Gęstość substancji

Gęstość substancji odgrywa kluczową rolę w dyfuzji. Substancje lekkie przechodzą przez błonę szybciej, podczas gdy substancje o dużej masie potrzebują czasu i powoli się dyfundują. Cząsteczki cieczy dyfundują z bardzo dużą szybkością w porównaniu z ciałami stałymi. Gazy lżejsze będą miały szybsze tempo dyfuzji niż gazy cięższe. Na przykład wodór dyfunduje szybciej niż w porównaniu do tlenu.

  • Gęstość medium

Jeśli medium ma mniejszą gęstość, dyfuzja następuje szybciej. Wraz ze wzrostem gęstości ośrodka zmniejsza się dyfuzja.

  • Stężenie lub ciśnienie dyfuzji

Dyfuzja jest proporcjonalna do stężenia lub ciśnienia dyfuzji materiału. Im większa różnica w stężeniu lub ciśnieniu dyfuzji, tym szybciej; jeśli różnica w ciśnieniu dyfuzji jest niewielka, jest wolniejsza. Dyfuzja będzie trwała do momentu równomiernego rozprowadzenia substancji w obszarze. W czasie równowagi ciśnienie dyfuzji będzie przez cały czas jednolite.

  • Dystans

Jeżeli odległość, na której ma nastąpić dyfuzja, jest niewielka, dyfuzja netto będzie wysoka. Będzie niski, jeśli odległość będzie duża.

Znaczenie dyfuzji

  • Transport wewnątrzkomórkowy : Jony i inne substancje szybko rozprzestrzeniają się w cytoplazmie w wyniku dyfuzji.
  • Osmoza: Tylko cząstki rozpuszczalnika mogą dyfundować w tego rodzaju dyfuzji.
  • Transpiracja: Jest to utrata wody w postaci pary z nadziemnych części roślin. Transpiracja zachodzi poprzez dyfuzję.
  • Wymiana gazów: W ciągu dnia tlen dyfunduje z organów fotosyntetyzujących do atmosfery, podczas gdy dwutlenek węgla z atmosfery dyfunduje do nich.
  • Zwilżanie ścian komórkowych: Dyfuzja wody z kanałów ksylemu utrzymuje ściany komórki roślinne wilgotny.
  • Dystrybucja: Dyfuzja powoduje rozprowadzenie wody i substancji rozpuszczonych w roślinach.
  • Aromat: Wiele roślin wytwarza substancje aromatyczne, które przyciągają określony typ zwierząt do zapylania.

Prosta dyfuzja

Jest to rodzaj dyfuzji pasywnej, co oznacza, że ​​nie wymaga ATP. Przebiega on wzdłuż gradientu elektrochemicznego, tj. od wyższego stężenia substancji do niższego stężenia substancji. Nie ma potrzeby posiadania przewoźnika. Osmoza to podział prostej dyfuzji.

Tylko cząsteczki wody lub rozpuszczalnika poruszają się zgodnie z gradientem ich potencjału chemicznego w osmozie.

0307 Osmoza 1
Proces osmozy nad membraną półprzepuszczalną. Niebieskie kropki reprezentują cząstki kierujące gradientem osmotycznym z Wikipedia

Potencjał chemiczny to energia swobodna jednego mola substancji w układzie pod stałą temperaturą i ciśnieniem. Potencjał chemiczny czystej wody jest uważany za zerowy w normalnej temperaturze i ciśnieniu. W systemie jego potencjał chemiczny nazywa się Potencjał wody. Jest zawsze mniejszy od zera, czyli ma wartość ujemną.

Znaczenie osmozy

  • Wody w glebie – Korzenie wchłaniają wodę w procesie osmozy.
  • Absorpcja komórek – Komórki wchłaniają lub tracą wodę na podstawie swoich relacji osmotycznych.
  • Komórka organelle – W celu optymalnego działania organelle komórkowe muszą być w pełni rozciągnięte. Robią to dzięki wyższemu stężeniu osmotycznemu niż otaczający cytozol.
  • Zmętnienie komórki – Komórki utrzymują jędrność dzięki odpowiedniemu stężeniu osmotycznemu substancji rozpuszczonych i osmotycznej absorpcji wody.
  • Wzrost komórek – Komórki powiększają się tylko w odpowiedzi na wnikanie do nich wody.
  • Miękkie organy – Osmoza pomaga miękkim organom, takim jak młode łodygi, liście, kwiaty i gąbczaste owoce zachować swój kształt i rozwiniętą formę.
  • Wzrost sadzonki – Młode korzonki i śliwki potrafią wydostać się z nasion i wyrosnąć, tworząc sadzonkę, utrzymując wysoką koncentrację osmotyczną.
  • Wzrost korzeni – Młode korzenie są w stanie wnikać w glebę ze względu na ich sztywność.
  • Autochoria – Wiele owoców pęka po osiągnięciu dojrzałości na skutek zmian osmotycznych w ich wnętrzu.
  • Ruchy roślin – Zmiany osmotyczne powodują cykliczne ruchy ulotek indyjskich roślin telegraficznych i ruchy sejsmonastyczne u Mimosa pudica.
  • Ruchy szparkowe – Zmiany osmotyczne w komórkach ochronnych aparatów szparkowych w stosunku do innych komórek naskórka powodują otwieranie i zamykanie aparatów szparkowych.
  • Osuszanie – Rośliny chronią się przed wysuszeniem lub nadmierną utratą wody, utrzymując wysokie stężenie osmotyczne substancji rozpuszczonych.

Często Zadawane Pytania

Q1. Podaj przykład niezależnej dyfuzji.

Przykład: W ciągu dnia obserwuje się dyfuzję wody, dwutlenku węgla i tlenu między powietrzem a wnętrzem liścia przez aparaty szparkowe.

Q2. Jaki rodzaj dyfuzji występuje w osmozie?

W osmozie następuje dyfuzja wody z obszaru o wyższym potencjale chemicznym do obszaru o niższym potencjale chemicznym przez półprzepuszczalną membranę.

Q3. Co to jest DPD (deficyt ciśnienia dyfuzji)?

Obecność substancji rozpuszczonych w układzie zmniejsza ciśnienie dyfuzji wody w tym układzie ponad jej stan czysty.

Wnioski

Podsumowując ten post, dochodzimy do wniosku, że ułatwiona i prosta dyfuzja działa wzdłuż gradientu stężenia, podczas gdy aktywna dyfuzja lub transport działa przeciwko gradientowi koncentracji wraz z wydatkowaniem energii. Przykładem jest osmoza prostej dyfuzji z wykorzystaniem cząsteczek wody.

Przeczytaj także: