Diffusjon betyr spredning og spiller en viktig rolle i mange kjemiske og biologiske prosesser. Organismer gjennomgår en konstant og pågående diffusjonsprosess i hver del, komponent og område av systemet deres. Vi bruker ordet diffusjon når vi snakker om stoffenes egentransport, altså at stoffene flytter på seg uten at de får hjelp utenfra.
Mens du leser dette vil oksygen diffundere ut av karsystemets kapillærer og gå inn i musklene dine. Dette er en passiv diffusjon og det er ingen andre molekyler som hjelper oksygenet til å mette vevet de diffunderer inn i. Andre diffusjonsfunksjoner blir hjulpet på vei av forskjellige molekyler.
Som praktisk talt alle andre naturfenomener, følger diffusjon naturlovene og fysikken. Hva disse lovene er og hvorfor de eksisterer; hvordan de følges og faktorene som påvirker diffusjon er det vi skal ta en nærmere titt på nå.
Viktige faktorer ved diffusjon:
- Diffusjon er netto bevegelse av molekyler fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon.
- Diffusert materiale kan være fast, flytende eller gass
- Materialer kan diffundere inn i et fast, flytende eller gassformet miljø.
- Diffusjon angir molekylbevegelse langs en konsentrasjonsgradient.
- Diffusjonshastigheter avhenger av interaksjonen mellom mediet og materialet det diffunderer inn i.
Diffusjon og betydningen av partiklene
Diffusjon er en prosess som forekommer i alle typer materie, inkludert gass, fast stoff og flytende stoff. Det betyr at små partikler sprer seg ut og blander seg med andre stoffer. Når du tilsetter melk til kaffe, ser du diffusjon i aksjon når melken langsomt sprer seg og blander seg med kaffen. Noen diffusjonsprosesser skjer raskt, mens andre skjer sakte. Osmose er en type diffusjon som skjer gjennom en membran, mens andre diffusjonsprosesser skjer uten noen membran (skillevegg).
Her er et eksempel på diffusjon: Du ser noen helle melk i kaffen sin og deretter røre rundt i koppen for å blande det ordentlig sammen. Dette er et eksempel på diffusjon. Ikke all diffusjon skjer like raskt, og det avhenger av faktorer som konsentrasjonsgradient, størrelsen på molekylene og tilstedeværelsen av en membran å diffusere gjennom.
Diffusjon er også viktig i biologiske systemer. For eksempel beveger oksygenmolekyler seg inn i kroppens vev gjennom kapillærer ved hjelp av aerob respirasjon. Mens karbondioksidmolekyler går ut av vevene og inn til lungene. Dette er en viktig prosess for at cellene skal kunne fungere ordentlig.
Ulike typer diffusjon, og deres definisjon
Diffusjon er en prosess der molekyler beveger seg fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon. Dette skjer uansett hva slags materie det er, enten det er gass, fast stoff eller væske, og til og med plasma, som noen ganger regnes som den fjerde tilstanden til materie. Det finnes to hovedtyper av diffusjon: enkel diffusjon og fasilitert diffusjon.
Enkel diffusjon skjer når molekylene beveger seg langs konsentrasjonsgradienten uten innspill eller innvirkning fra andre molekyler eller krefter. Osmose er et eksempel på enkel diffusjon, der vannmolekyler passerer gjennom celleveggene uten hjelp fra spesialiserte proteiner.
Fasilitert diffusjon
Fasilitert diffusjon er en type diffusjon der et større eller mer polært molekyl transporteres over en membran med hjelp av en annen molekyl, som fungerer som en slags transportør eller kanal.
Mange molekyler, spesielt store og/eller polære, har vanskeligheter med å passere gjennom cellemembranen, som består av hydrofobe/lipofile lag som disse molekylene ikke kan løse seg i. Dermed er det nødvendig med en transportør eller kanal for å hjelpe molekylene å passere gjennom membranen. Disse transportørene eller kanalene er ofte proteiner som kan binde seg til det spesifikke molekylet og frakte det over membranen.
Fasilitert diffusjon skjer også ved at molekylene beveger seg nedover konsentrasjonsgradienten, fra et område med høy konsentrasjon til et område med lav konsentrasjon. Men i motsetning til enkel diffusjon, der molekylene beveger seg fritt over membranen, er fasilitert diffusjon avhengig av spesifikke transportørproteiner eller kanaler som åpnes og lukkes for å frakte molekylene over membranen.
Selv om denne prosessen krever hjelp fra en annen molekyl, involverer den ikke alltid høye energimolekyler som ATP. I noen tilfeller kan et annet molekyl, som allerede er i høy konsentrasjon på den ene siden av membranen, brukes til å frakte et annet molekyl med lav konsentrasjon over til den andre siden.
Et godt eksempel på fasilitert diffusjon er glukose transport i kroppen. Glukose er et stort og polart molekyl som trenger hjelp til å krysse cellemembranen. I dette tilfellet er transportørproteiner, kalt GLUT-proteiner, ansvarlige for å frakte glukose over membranen og inn i cellene. Dette er en viktig prosess for cellenes energiproduksjon, da glukose er en viktig energikilde.
Så fasilitert diffusjon er en måte å transportere større eller mer polære molekyler over membranen ved hjelp av spesifikke transportørproteiner eller kanaler. Det er en viktig prosess for å få tilgang til viktige næringsstoffer og molekyler i cellene, og opprettholde en balanse mellom konsentrasjonen av molekyler på begge sider av membranen.
Hva er funksjonen til diffusjon?
Når molekyler og ioner er i en væske eller gass, så beveger de seg hele tiden og prøver å fordele seg jevnt i væsken eller gassen. Selv om partiklene til slutt når en jevn konsentrasjon i hele væsken eller gassen, så vil de fortsatt bevege seg, og de vil bevege seg i alle retninger.
Men hva er egentlig meningen med all denne bevegelsen?
Jo, bortsett fra å opprettholde likevekt, så skjer det mye viktig i både planter og dyr takket være diffusjon.
- I dyr beveger oksygen og karbondioksid seg inn og ut av blodet, karbondioksid beveger seg ut av lungene og ut i luften, og næringsstoffer og oksygen beveger seg inn i vevet. Partikler beveger seg også for å gi cellene næring, vann og oksygen, og for å frakte bort avfall.
- I planter beveger karbondioksid seg fra luften inn i plantens blader, mens oksygen beveger seg ut av bladene. Næringsstoffer beveger seg også rundt i plantens transportsystem, og dette hjelpes av proteiner.
- Fotosyntesen, prosessen med å lage glukose og oksygen fra sollys, avhenger også av diffusjon.
Strukturen til både planteceller og dyreceller er gunstig for gassutveksling, og dette er en av funksjonene til diffusjon. Dessuten er cellene konstruert på en måte som tillater diffusjon av større molekyler, spesielt mineraler og næringsstoffer, selv om disse ofte bruker det vi kaller fasilitert diffusjon.
Disse faktorene påvirker diffusjon
Diffusjon er en kontinuerlig prosess hvor molekyler og ioner beveger seg rundt og prøver å bli jevnt fordelt i løsemiddelet. Men det er fire faktorer som kan påvirke hvor raskt og i hvilken grad diffusjon skjer.
Størrelsen på partiklene
Størrelsen på partiklene har en stor påvirkning på diffusjonen, og er den første faktoren. Mindre partikler vil alltid diffuse raskere enn større partikler. Mindre partikler kan også bevege seg uten hjelpeproteiner. Dette skyldes at større partikler har større molekylære overflater og mer komplekse former som gjør at de bøyer seg for fysikkens lover, og dermed vil de bevege seg langsommere langs konsentrasjonsgradientene enn mindre, mer strømlinjeformede partikler. Størrelsen på partiklene spiller en viktig rolle i biologiske systemer, spesielt når det gjelder å passere membraner og andre skillevegger i kroppen.
Område for samhandling
Området for samhandling er den andre faktoren. Hvis partiklene har et begrenset område for samhandling, vil diffusjonen gå langsommere. Men hvis vi øker området for samhandling ved å røre rundt, eller på andre måter øke kontakten mellom partiklene, vil diffusjonsprosessen skje raskere.
Temperatur
Temperatur er den tredje faktoren og har en betydelig påvirkning på diffusjonen. Jo høyere temperaturen er, jo raskere vil partiklene bevege seg og desto raskere vil diffusjonen skje. Dette skyldes at høyere temperaturer fører til at partiklene beveger seg raskere og har mer kinetisk energi. Når partiklene har mer energi, vil de kollidere oftere og hardere med hverandre og med omgivelsene. Dette øker hastigheten på diffusjonen og diffusjonen skjer raskere. Som et eksempel kan vi ta for oss to kopper med kaffe, hvor en inneholder kald kaffe, og den andre varm kaffe. Når vi heller oppi melk i koppen med varm kaffe vil melken diffundere raskere og skape synlige reaksjoner. Mens i den lunkne koppen med kaffe vil melken diffundere langsommere og legge seg på bunnen uten noen stor reaksjon. Dermed kan vi med det blotte øye se at varmere temperaturer øker diffusjonen.
Mengde konsentrasjon i gradient
Diffusjon er fenomenet med at partikler beveger seg fra et område med høy konsentrasjon til et område som har en lavere konsentrasjon av partikler. Det er derfor naturlig at jo lavere konsentrasjon av partikler, jo raskere vil de bevege seg for å okkupere det området. Og omvendt så vil partiklene bevege seg langsommere jo mer mettet et område blir.
Husk at diffusjon er en konstant og pågående prosess, og den er mangfoldig. Så hvis et område blir mettet, vil partikler fortsette å reise til de finner et område hvor likevekt ennå ikke er nådd. Disse faktorene har stor betydning for biologien og påvirker livet i alle organismer. Derfor er det viktig å forstå hvordan de fungerer og hvordan de opprettholder livet.
Likte du denne artikkelen? Vurder den!
Loading...
