JEDNODUCHÁ DIFÚZE: PROCES A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Jednoduchá difúze je fyzikální proces, při kterém jsou tyto látky pohybuje od oblasti, kde jsou vysoce koncentrovaného do oblastí, kde je koncentrace látky nižší. Jednoduchá difúze je spontánní proces, který nevyžaduje energii, ale je podporován koncentračním gradientem.

Látky, které jsou rozpuštěny, se nazývají rozpuštěné látky, které se náhodně pohybují roztokem (nebo plynem). Náhodný pohyb je definován jako pohyb, který nastává náhodou, kde neexistuje pravidelný řád nebo systém, podle kterého se pohyby částic mění v roztoku nebo plynu.

Jednoduchá difúze

Pokud jsou molekuly dostatečně malé, může k této jednoduché difúzi dojít přes buněčné membrány, mezi jednotlivými fosfolipidy, které ji tvoří. Membrány mohou být propustné, nepropustné nebo polopropustné.

Propustná membrána je taková, která umožňuje průchod jakékoli látky, nepropustná membrána neumožňuje žádné látce procházet a poloprůsvitná membrána umožňuje průchod pouze určitým látkám.

Jednoduchý proces šíření

Jednoduchá difúze se provádí působením vodíkových vazeb, které se tvoří mezi molekulami vody a rozpuštěnými látkami. Molekuly vody se pohybují náhodně a nakonec obklopují jednotlivé solutované molekuly, čímž maximalizují příležitost vytvářet vodíkové vazby.

Pokud by tedy byla látka vyrobena ve vodě, byla by látka nejprve koncentrována na jednom místě, na původním. V té době je koncentrační gradient velmi vysoký.

Jak plyne čas, molekuly se pohybují a vzájemně se srazí; tento pohyb podporuje vytváření vazeb mezi částicemi rozpuštěné látky a rozpouštědlem. Tyto vazby se však rychle rozpadají, protože jsou velmi slabé a to je vlastnost, která jim umožňuje jejich distribuci v celém prostoru, dokud není dosaženo rovnováhy.

V tomto bodě, kde je rozpuštěná látka rovnoměrně rozložena v roztoku, končí koncentrace koncentračního gradientu.

Příklady jednoduché difúze

Výměna plynu v dýchacím systému

V dýchacích cestách plicních zvířat se neustále mění kyslík (O2) a oxid uhličitý (CO2). Zvířata absorbují kyslík a vylučují oxid uhličitý jednoduchou difúzí.

V plicích je koncentrace kyslíku vyšší než v krvi, takže mezi těmito dvěma oblastmi existuje koncentrační gradient, což způsobuje podporu difúze kyslíku z plic do krve.

Podobně, protože v krvi je více molekul oxidu uhličitého než v plicích, budou mít tendenci se pohybovat z krve do plic.

Šíření čaje v horké vodě

Když se na začátku připravuje šálek čaje, existuje pouze horká voda bez rozpuštěné látky. Umístěním čajového sáčku do horké vody začne uvolňovat čajové částice z vaku - tam, kde je vyšší koncentrace čaje - do vody, kde je koncentrace čaje nižší.

Pohyb molekul je podporován počátečním koncentračním gradientem čaje. Difuze čaje nakonec způsobí, že koncentrace se v šálku vyrovnají a roztok se stane homogenním (vypadá to stejnou barvou). V tomto okamžiku již není koncentrační gradient.

Rozdíly mezi jednoduchou a zjednodušenou difúzí

- Při jednoduché difuzi částice volně procházejí buněčnou membránou, aniž by „pomáhaly“ jiným strukturám. Naproti tomu v usnadněné difuzi jsou molekuly transportovány malými proteinovými kanály, které procházejí celou membránou.

- Jednoduchá difúze je pomalejší než usnadněná difúze.

- Jednoduchá difúze není specifická pro solut, pouze že částice, které mají být transportovány, musí být hydrofobní, aby mohly bez problémů procházet buněčnou membránou. Naproti tomu se při usnadněné difúzi transportují specifické soluty.

- Jednoduchá difúze nemůže být inhibována, zatímco usnadněná difúze může být inhibována specifickými molekulami, které se vážou na transportní kanály.

- Jednoduchá difúze je vždy pasivním procesem, to znamená, že nevyžaduje energii z ATP. Naproti tomu usnadněná difúze může být aktivním nebo pasivním mechanismem v závislosti na tom, zda to vyžaduje energii ATP.

- Při jednoduché difúzi se látky vždy pohybují ve prospěch svého koncentračního gradientu. Naopak při usnadněné difuzi látky procházejí membránou proti nebo ve prospěch jejího koncentračního gradientu.

- Jednoduchá difúze umožňuje průchod malých a nepolárních molekul (hydrofobních), zatímco usnadněná difúze umožňuje průchod velkých a polárních molekul (hydrofilních).

Rozdíly mezi jednoduchou difúzí a osmózou

- Jednoduchá difúze označuje pohyb jakékoli látky v závislosti na koncentračním gradientu; na druhé straně osmóza odkazuje výhradně na pohyb vody jako funkci jejího vodního potenciálu.

- K jednoduché difúzi dochází v pevných kapalinách a plynech. Naopak, osmóza může nastat pouze v kapalném médiu.

- Jednoduchá difúze nevyžaduje polopropustnou membránu, zatímco osmóza je proces, který se vyskytuje přes poloprůpustnou membránu.

- Jednoduchá difúze pomáhá vyrovnat koncentrace rozpuštěných látek v dostupném prostoru. Osmóza nezvýhodňuje rovnost koncentrace vody na obou stranách semipermeabilní membrány.

- Může dojít k jednoduché difúzi mezi různými typy rozpouštědel. Naproti tomu osmóza může nastat pouze mezi podobnými rozpouštědly a v biologických systémech. Toto rozpouštědlo je obvykle voda.

- Při jednoduché difúzi jsou částice distribuovány ve všech směrech, v osmóze je tok molekul v zásadě ve stejném směru.

- Jednoduchý proces šíření nelze zastavit ani zvrátit. Místo toho může být osmóza zastavena nebo zvrácena, pokud je aplikován další tlak na stranu membrány, kde je k dispozici méně vody.

Reference

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molekulární biologie buňky (6. vydání). Věnec věnec.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (2nd ed.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8. ed.). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Život: věda o biologii (7. vydání). Sinauer Associates a WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologie (7. vydání) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomie a Phisiology (8 ^th). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Základy anatomie a fyziologie (13. vydání). John Wiley & Sons Inc.