דיפוזיה פשוטה: תהליך ודוגמאות - ביולוגיה - 2025

דיפוזיה פשוט היא התהליך פיזי שבו החומרים מועברים מאזור שבו אתה מרוכז מאוד באזורים בם הריכוז של החומר נמוך. דיפוזיה פשוטה היא תהליך ספונטני שאינו דורש אנרגיה, אך מקודם על ידי שיפוע ריכוז.

החומרים המומסים נקראים מומסים, הם עוברים דרך תמיסה (או גז) על ידי תנועות אקראיות. תנועה אקראית מוגדרת כתנועה המתרחשת במקרה, כאשר אין סדר או מערכת רגילים שלפיהם תנועות החלקיקים משתנות בתמיסה או בגז.

דיפוזיה פשוטה

אם המולקולות קטנות מספיק, הדיפוזיה הפשוטה הזו יכולה להתרחש על פני קרומי התא, בין הפוספוליפידים האישיים המרכיבים אותה. הממברנות יכולות להיות חדירות, אטומות או חדירות למחצה.

קרום חדיר הוא כזה המאפשר לכל חומר לעבור דרכו, קרום אטום אינו מאפשר לחומר כלשהו לעבור דרומית וממברנה חצי חדירה רק מאפשרת לחומרים מסוימים לעבור דרכם.

תהליך דיפוזיה פשוט

דיפוזיה פשוטה מתבצעת באמצעות פעולות של קשרי המימן הנוצרים בין מולקולות מים והממסים המומסים בתוכה. מולקולות מים נעות באופן אקראי ובסופו של דבר מקיפות מולקולות מומסות אינדיבידואליות, וממקסמות את ההזדמנות לקשירת מימן.

כך שאם תערובת של חומר הייתה נוצרת במים, בתחילה היה החומר מרוכז במקום אחד, זה הראשוני. באותה עת מדרגת הריכוז גבוהה מאוד.

ככל שחולף הזמן המולקולות נעות ומתנגשות זו בזו; תנועה זו מקדמת היווצרות קשרים בין חלקיקי המומס והממס. עם זאת, קשרים אלו מתפרקים במהירות מכיוון שהם חלשים מאוד וזה המאפיין שמאפשר להם להפיץ את החלל עד להשגת שיווי המשקל.

באותה נקודה, שבה המומס מופץ בצורה אחידה לאורך הפיתרון, מסתיים כוחו של שיפוע הריכוז.

דוגמאות דיפוזיה פשוטות

החלפת גז במערכת הנשימה

במערכת הנשימה של חיות ריאה מוחלפים כל הזמן חמצן (O2) ופחמן דו חמצני (CO2). בעלי חיים סופגים חמצן ומגורשים פחמן דו חמצני על ידי דיפוזיה פשוטה.

בריאות, ריכוז החמצן גבוה יותר מאשר בדם, כך שיש שיפוע ריכוז בין שני האזורים הללו, וזה גורם להתפשטות החמצן מהריאות לדם.

באופן דומה, מכיוון שיש יותר מולקולות פחמן דו-חמצני בדם מאשר בריאות, הן נוטות לנוע מהדם לריאות.

מורחים את התה במים חמים

כאשר כוס תה מתבשלת בתחילה יש רק מים חמים ללא כל מומסים. על ידי הנחת שקית התה במים החמים, הוא מתחיל לשחרר את חלקיקי התה מהשקית - במקום שיש ריכוז גבוה יותר של תה - למים, שם ריכוז התה נמוך יותר.

תנועת המולקולות מועדפת על ידי מדרגת הריכוז הראשונית של התה. בסופו של דבר, דיפוזיה של התה גורמת להתאמות בין הריכוזים לאורך הספל והפיתרון להפוך להומוגני (הכל נראה באותו צבע). בשלב זה כבר אין שיפוע ריכוז.

הבדלים בין דיפוזיה פשוטה לבין דיפוזיה מקלה

- בפיזור פשוט החלקיקים חוצים את קרום התא בחופשיות, ללא "עזרה" של מבנים אחרים. לעומת זאת, בדיפוזיה מקלה, המולקולות מועברות דרך תעלות חלבון קטנות החוצות את כל הממברנה.

- דיפוזיה פשוטה איטית יותר מאשר דיפוזיה מקלה.

- דיפוזיה פשוטה אינה ספציפית למומסים, רק שהחלקיקים להובלה צריכים להיות הידרופוביים כך שיוכלו לחצות את קרום התא ללא בעיה. לעומת זאת, בדיפוזיה מקלה מועברים מומסים ספציפיים.

- אי אפשר לעכב דיפוזיה פשוטה, ואילו דיפוזיה מקלה ניתן לעכב על ידי מולקולות ספציפיות הנקשרות לתעלות טרנספורטר.

- דיפוזיה פשוטה היא תמיד תהליך פסיבי, כלומר הוא אינו דורש את האנרגיה מ- ATP. לעומת זאת, דיפוזיה מקלה יכולה להיות מנגנון פעיל או פסיבי, תלוי אם הוא דורש אנרגיה של ATP או לא.

- בפיזור פשוט החומרים נעים תמיד לטובת שיפוע הריכוז שלהם. נהפוך הוא, בפיזור מקלים החומרים עוברים דרך הממברנה כנגד או לטובת שיפוע הריכוז שלה.

- דיפוזיה פשוטה מאפשרת מעבר של מולקולות קטנות ולא קוטביות (הידרופוביות), ואילו דיפוזיה מקלה מאפשרת מעבר של מולקולות גדולות וקוטביות (הידרופיליות).

הבדלים בין דיפוזיה פשוטה לאוסמוזה

- דיפוזיה פשוטה מתייחסת לתנועה של כל חומר כפונקציה של שיפוע הריכוז שלו; במקום זאת, אוסמוזה מתייחסת אך ורק לתנועת המים כפונקציה של פוטנציאל המים שלהם.

- דיפוזיה פשוטה מתרחשת בנוזלים וגזים מוצקים. נהפוך הוא, אוסמוזה יכולה להופיע רק במדיום נוזלי.

- דיפוזיה פשוטה אינה מצריכה קרום חדיר למחצה, ואילו אוסמוזה היא תהליך המתרחש דרך קרום חדיר למחצה.

- דיפוזיה פשוטה מסייעת בהשוואת ריכוזי המומסים המומסים במרחב הזמין. אוסמוזה אינה מעדיפה את שוויון ריכוז המים משני צידי הממברנה למחצה.

- דיפוזיה פשוטה יכולה להתרחש בין סוגים שונים של ממסים. לעומת זאת אוסמוזה יכולה להתרחש רק בין ממסים דומים ובמערכות ביולוגיות. ממס זה הוא בדרך כלל מים.

- בפיזור פשוט החלקיקים מופצים לכל הכיוונים, באוסמוזה זרימת המולקולות היא בעצם באותו כיוון.

- לא ניתן לעצור או להפוך את תהליך ההפצה הפשוט. במקום זאת, ניתן להפסיק או להפוך את האוסמוזה אם מופעל לחץ נוסף בצד הממברנה בה פחות מים זמינים.

הפניות

1. אלברטס, ב., ג'ונסון, א., לואיס, ג'יי, מורגן, ד., רף, מ., רוברטס, ק. וולטר, פ. (2014). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 6). גרלנד מדע.
2. קמפבל, נ. & Reece, J. (2005). ביולוגיה (מהדורה שנייה) חינוך פירסון.
3. לודיש, ה., ברק, א., קייזר, סי, קריגר, מ., ברצ'ר, א., פלוג, ה., אמון, א. ומרטין, ק. (2016). ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 8). WH פרימן וחברה.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). החיים: מדע הביולוגיה (מהדורה 7). עמיתי סינאור ו- WH Freeman.
5. סולומון, א., ברג, ל. ומרטין, ד. (2004). ביולוגיה (מהדורה 7) למידת Cengage.
6. Thibodeau, P. (2013). אנטומיה Phisiology (8 ^th ). מוסבי בע"מ
7. טורטורה, ג 'ודריקסון, ב' (2012). עקרונות האנטומיה והפיזיולוגיה (מהדורה 13). ג'ון וויילי ובניו בע"מ