DIFFUSIONE SEMPLICE: PROCESSO ED ESEMPI - BIOLOGIA - 2025

La diffusione semplice è il processo fisico mediante il quale le sostanze vengono spostate da una regione in cui sono altamente concentrate verso aree in cui la concentrazione della sostanza è inferiore. La diffusione semplice è un processo spontaneo che non richiede energia, ma è promosso da un gradiente di concentrazione.

Le sostanze che vengono disciolte sono chiamate soluti, si muovono attraverso una soluzione (o un gas) mediante movimenti casuali. Il movimento casuale è definito come il movimento che si verifica per caso, in cui non esiste un ordine o un sistema regolare in base al quale i movimenti delle particelle cambiano in una soluzione o in un gas.

Diffusione semplice

Se le molecole sono abbastanza piccole, questa semplice diffusione può avvenire attraverso le membrane cellulari, tra i singoli fosfolipidi che la compongono. Le membrane possono essere permeabili, impermeabili o semipermeabili.

Una membrana permeabile è quella che consente il passaggio di qualsiasi sostanza, una membrana impermeabile non consente il passaggio di alcuna sostanza e una membrana semipermeabile consente il passaggio solo di determinate sostanze.

Processo di diffusione semplice

La semplice diffusione avviene attraverso l'azione dei legami idrogeno che si formano tra le molecole d'acqua ei soluti in essa disciolti. Le molecole d'acqua si muovono in modo casuale e alla fine circondano le singole molecole di soluto, massimizzando l'opportunità di formare legami idrogeno.

Pertanto, se una miscela di una sostanza fosse prodotta in acqua, inizialmente la sostanza sarebbe concentrata in un unico luogo, quello iniziale. In quel momento il gradiente di concentrazione è molto alto.

Con il passare del tempo le molecole si muovono e si scontrano tra loro; questo movimento favorisce la formazione di legami tra le particelle di soluto e il solvente. Tuttavia, questi legami si rompono rapidamente perché sono molto deboli e questa è la proprietà che consente loro di distribuirsi nello spazio fino al raggiungimento dell'equilibrio.

A quel punto, dove il soluto è distribuito uniformemente in tutta la soluzione, la forza del gradiente di concentrazione termina.

Semplici esempi di diffusione

Scambio di gas nel sistema respiratorio

Nel sistema respiratorio degli animali polmonari, l'ossigeno (O2) e l'anidride carbonica (CO2) vengono costantemente scambiati. Gli animali assorbono ossigeno ed espellono l'anidride carbonica per semplice diffusione.

Nei polmoni, la concentrazione di ossigeno è più alta che nel sangue, quindi c'è un gradiente di concentrazione tra queste due regioni, e questo fa sì che venga promossa la diffusione dell'ossigeno dai polmoni al sangue.

Allo stesso modo, poiché ci sono più molecole di anidride carbonica nel sangue che nei polmoni, tenderanno a spostarsi dal sangue ai polmoni.

Diffondere il tè in acqua calda

Quando una tazza di tè viene preparata inizialmente c'è solo acqua calda senza alcun soluto. Mettendo la bustina di tè nell'acqua calda, inizia a rilasciare le particelle di tè dalla bustina - dove c'è una maggiore concentrazione di tè - nell'acqua, dove la concentrazione di tè è inferiore.

Il movimento delle molecole è favorito dal gradiente di concentrazione iniziale del tè. Alla fine, la diffusione del tè fa sì che le concentrazioni si equalizzino in tutta la tazza e la soluzione diventi omogenea (sembra tutta dello stesso colore). A questo punto non c'è più un gradiente di concentrazione.

Differenze tra diffusione semplice e diffusione facilitata

- In semplice diffusione, le particelle attraversano liberamente la membrana cellulare, senza l '"aiuto" di altre strutture. Al contrario, nella diffusione facilitata, le molecole vengono trasportate attraverso piccoli canali proteici che attraversano l'intera membrana.

- La diffusione semplice è più lenta della diffusione facilitata.

- La diffusione semplice non è specifica del soluto, solo che le particelle da trasportare devono essere idrofobiche in modo che possano attraversare la membrana cellulare senza problemi. Al contrario, nella diffusione facilitata vengono trasportati soluti specifici.

- La diffusione semplice non può essere inibita, mentre la diffusione facilitata può essere inibita da specifiche molecole che si legano ai canali trasportatori.

- La diffusione semplice è sempre un processo passivo, cioè non richiede l'energia dell'ATP. Al contrario, la diffusione facilitata può essere un meccanismo attivo o passivo, a seconda che richieda o meno l'energia dell'ATP.

- Nella semplice diffusione le sostanze si muovono sempre a favore del loro gradiente di concentrazione. Al contrario, nella diffusione facilitata le sostanze passano attraverso la membrana contro o a favore del suo gradiente di concentrazione.

- La diffusione semplice consente il passaggio di molecole piccole e non polari (idrofobiche), mentre la diffusione facilitata consente il passaggio di molecole grandi e polari (idrofile).

Differenze tra diffusione semplice e osmosi

- La diffusione semplice si riferisce al movimento di qualsiasi sostanza in funzione del suo gradiente di concentrazione; D'altra parte, l'osmosi si riferisce esclusivamente al movimento dell'acqua in funzione del suo potenziale idrico.

- La semplice diffusione avviene nei liquidi solidi e nei gas. Al contrario, l'osmosi può verificarsi solo in un mezzo liquido.

- La diffusione semplice non richiede una membrana semipermeabile, mentre l'osmosi è un processo che avviene attraverso una membrana semipermeabile.

- La semplice diffusione aiuta a equalizzare le concentrazioni di soluti disciolti nello spazio disponibile. L'osmosi non favorisce l'uguaglianza della concentrazione d'acqua su entrambi i lati della membrana semipermeabile.

- Può verificarsi una semplice diffusione tra diversi tipi di solventi. Al contrario, l'osmosi può verificarsi solo tra solventi simili e nei sistemi biologici. Questo solvente è generalmente acqua.

- Nella semplice diffusione le particelle sono distribuite in tutte le direzioni, nell'osmosi il flusso delle molecole è sostanzialmente nella stessa direzione.

- Il semplice processo di diffusione non può essere interrotto o invertito. Invece, l'osmosi può essere fermata o invertita se viene applicata una pressione aggiuntiva sul lato della membrana dove c'è meno acqua disponibile.

Riferimenti

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Biologia molecolare della cellula (6a ed.). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biologia (2a ed.) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Biologia cellulare molecolare (8 ° ed.). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Vita: la scienza della biologia (7 ° ed.). Sinauer Associates e WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biologia (7 ° ed.) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatomia e fisiologia (8 ^° ). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Principi di anatomia e fisiologia (13 ° ed.). John Wiley & Sons Inc.