EINFACHE VERBREITUNG: PROZESS UND BEISPIELE - BIOLOGIE - 2025

Die einfache Diffusion ist der physikalische Prozess, durch den die Substanzen aus einem Bereich, in dem Sie stark konzentriert sind, in Bereiche transportiert werden, in denen die Konzentration des Stoffes geringer ist. Einfache Diffusion ist ein spontaner Prozess, der keine Energie benötigt, sondern durch einen Konzentrationsgradienten gefördert wird.

Die gelösten Substanzen werden gelöste Stoffe genannt, sie bewegen sich durch zufällige Bewegungen durch eine Lösung (oder ein Gas). Zufällige Bewegung ist definiert als Bewegung, die zufällig auftritt, wenn es keine reguläre Reihenfolge oder ein reguläres System gibt, durch das sich die Bewegungen von Partikeln in einer Lösung oder einem Gas ändern.

Einfache Diffusion

Wenn die Moleküle klein genug sind, kann diese einfache Diffusion über Zellmembranen zwischen den einzelnen Phospholipiden erfolgen, aus denen sie bestehen. Die Membranen können durchlässig, undurchlässig oder semipermeabel sein.

Eine durchlässige Membran ist eine Membran, durch die eine Substanz hindurchtreten kann, eine undurchlässige Membran lässt keine Substanz durch und eine semipermeable Membran lässt nur bestimmte Substanzen durch.

Einfacher Diffusionsprozess

Eine einfache Diffusion erfolgt durch Einwirkung der Wasserstoffbrücken, die sich zwischen den Wassermolekülen und den darin gelösten gelösten Stoffen bilden. Die Wassermoleküle bewegen sich zufällig und umgeben schließlich einzelne gelöste Moleküle, wodurch die Möglichkeit zur Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen maximiert wird.

Wenn also eine Mischung einer Substanz in Wasser hergestellt würde, würde die Substanz anfänglich an einem einzigen Ort konzentriert, dem ursprünglichen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Konzentrationsgradient sehr hoch.

Mit der Zeit bewegen sich die Moleküle und kollidieren miteinander. Diese Bewegung fördert die Bildung von Bindungen zwischen den gelösten Partikeln und dem Lösungsmittel. Diese Bindungen brechen jedoch schnell, weil sie sehr schwach sind, und dies ist die Eigenschaft, die es ihnen ermöglicht, sich im Raum zu verteilen, bis das Gleichgewicht erreicht ist.

An dem Punkt, an dem der gelöste Stoff gleichmäßig in der Lösung verteilt ist, endet die Kraft des Konzentrationsgradienten.

Einfache Diffusionsbeispiele

Gasaustausch in den Atemwegen

In den Atemwegen von Lungentieren werden ständig Sauerstoff (O2) und Kohlendioxid (CO2) ausgetauscht. Tiere absorbieren Sauerstoff und stoßen Kohlendioxid durch einfache Diffusion aus.

In der Lunge ist die Sauerstoffkonzentration höher als im Blut, so dass zwischen diesen beiden Regionen ein Konzentrationsgradient besteht, der dazu führt, dass die Diffusion von Sauerstoff von der Lunge zum Blut gefördert wird.

Da sich im Blut mehr Kohlendioxidmoleküle als in der Lunge befinden, tendieren sie dazu, sich vom Blut in die Lunge zu bewegen.

Den Tee in heißem Wasser verteilen

Wenn zunächst eine Tasse Tee gebrüht wird, gibt es nur heißes Wasser ohne gelösten Stoff. Durch Einlegen des Teebeutels in das heiße Wasser werden die Teepartikel aus dem Beutel - wo eine höhere Teekonzentration vorliegt - in das Wasser freigesetzt, wo die Teekonzentration niedriger ist.

Die Bewegung der Moleküle wird durch den anfänglichen Konzentrationsgradienten des Tees begünstigt. Schließlich bewirkt die Diffusion des Tees, dass sich die Konzentrationen in der Tasse ausgleichen und die Lösung homogen wird (sie sieht alle gleich aus). Zu diesem Zeitpunkt gibt es keinen Konzentrationsgradienten mehr.

Unterschiede zwischen einfacher Diffusion und erleichterter Diffusion

- Bei einfacher Diffusion passieren die Partikel die Zellmembran frei, ohne die "Hilfe" anderer Strukturen. Im Gegensatz dazu werden die Moleküle bei der erleichterten Diffusion durch kleine Proteinkanäle transportiert, die die gesamte Membran durchqueren.

- Einfache Diffusion ist langsamer als erleichterte Diffusion.

- Einfache Diffusion ist nicht spezifisch für den gelösten Stoff, nur dass die zu transportierenden Partikel hydrophob sein müssen, damit sie problemlos die Zellmembran passieren können. Im Gegensatz dazu werden bei erleichterter Diffusion spezifische gelöste Stoffe transportiert.

- Die einfache Diffusion kann nicht gehemmt werden, während die erleichterte Diffusion durch bestimmte Moleküle gehemmt werden kann, die an Transporterkanäle binden.

- Einfache Diffusion ist immer ein passiver Prozess, dh es wird keine Energie von ATP benötigt. Im Gegensatz dazu kann die erleichterte Diffusion ein aktiver oder passiver Mechanismus sein, je nachdem, ob die Energie von ATP benötigt wird oder nicht.

- Bei einfacher Diffusion bewegen sich die Substanzen immer zugunsten ihres Konzentrationsgradienten. Im Gegensatz dazu passieren die Substanzen bei erleichterter Diffusion die Membran gegen oder zugunsten ihres Konzentrationsgradienten.

- Die einfache Diffusion ermöglicht den Durchgang kleiner und unpolarer (hydrophober) Moleküle, während die erleichterte Diffusion den Durchgang großer und polarer (hydrophiler) Moleküle ermöglicht.

Unterschiede zwischen einfacher Diffusion und Osmose

- Einfache Diffusion bezieht sich auf die Bewegung eines Stoffes als Funktion seines Konzentrationsgradienten; Andererseits bezieht sich Osmose ausschließlich auf die Bewegung von Wasser als Funktion seines Wasserpotentials.

- In festen Flüssigkeiten und Gasen tritt eine einfache Diffusion auf. Im Gegenteil, Osmose kann nur in einem flüssigen Medium auftreten.

- Eine einfache Diffusion erfordert keine semipermeable Membran, während die Osmose ein Prozess ist, der durch eine semipermeable Membran erfolgt.

- Einfache Diffusion hilft, die Konzentrationen gelöster Stoffe im verfügbaren Raum auszugleichen. Osmose begünstigt nicht die Gleichheit der Wasserkonzentration auf beiden Seiten der semipermeablen Membran.

- Eine einfache Diffusion kann zwischen verschiedenen Arten von Lösungsmitteln auftreten. Im Gegensatz dazu kann Osmose nur zwischen ähnlichen Lösungsmitteln und in biologischen Systemen auftreten. Dieses Lösungsmittel ist im Allgemeinen Wasser.

- Bei einfacher Diffusion sind die Partikel in alle Richtungen verteilt, bei der Osmose verläuft der Molekülfluss grundsätzlich in die gleiche Richtung.

- Der einfache Diffusionsprozess kann nicht gestoppt oder umgekehrt werden. Stattdessen kann die Osmose gestoppt oder umgekehrt werden, wenn zusätzlicher Druck auf die Seite der Membran ausgeübt wird, auf der weniger Wasser verfügbar ist.

Verweise

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