- กระบวนการแพร่กระจายอย่างง่าย
- ตัวอย่างการแพร่กระจายอย่างง่าย
- การแลกเปลี่ยนก๊าซในระบบทางเดินหายใจ
- การกระจายชาในน้ำร้อน
- ความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายอย่างง่ายและการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก
- ความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายอย่างง่ายและการออสโมซิส
- อ้างอิง
การแพร่กระจายอย่างง่ายคือกระบวนการทางกายภาพที่สารถูกเคลื่อนย้ายจากบริเวณที่มีความเข้มข้นสูงไปยังบริเวณที่ความเข้มข้นของสารต่ำกว่า การแพร่กระจายอย่างง่ายเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นเองโดยไม่ต้องใช้พลังงาน แต่ได้รับการส่งเสริมโดยการไล่ระดับความเข้มข้น
สารที่ละลายเรียกว่าตัวถูกละลายพวกมันเคลื่อนที่ผ่านสารละลาย (หรือก๊าซ) โดยการเคลื่อนที่แบบสุ่ม การเคลื่อนที่แบบสุ่มหมายถึงการเคลื่อนที่ที่เกิดขึ้นโดยบังเอิญโดยที่ไม่มีลำดับหรือระบบปกติที่การเคลื่อนที่ของอนุภาคเปลี่ยนไปในสารละลายหรือก๊าซ
การแพร่กระจายอย่างง่าย
หากโมเลกุลมีขนาดเล็กพอการแพร่กระจายแบบธรรมดานี้อาจเกิดขึ้นได้บนเยื่อหุ้มเซลล์ระหว่างฟอสโฟลิปิดแต่ละตัวที่ประกอบกัน เมมเบรนสามารถซึมผ่านไม่ได้หรือกึ่งซึมผ่านได้
เมมเบรนที่ซึมผ่านได้คือสิ่งที่อนุญาตให้สารใด ๆ ผ่านได้เมมเบรนที่ผ่านไม่ได้ไม่อนุญาตให้สารใด ๆ ผ่านและเมมเบรนกึ่งซึมผ่านจะอนุญาตให้สารบางชนิดผ่านได้เท่านั้น
กระบวนการแพร่กระจายอย่างง่าย
การแพร่กระจายอย่างง่ายเกิดขึ้นโดยการกระทำของพันธะไฮโดรเจนที่ก่อตัวระหว่างโมเลกุลของน้ำและตัวถูกละลายที่ละลายอยู่ในนั้น โมเลกุลของน้ำเคลื่อนที่แบบสุ่มและในที่สุดก็ล้อมรอบโมเลกุลของตัวถูกละลายแต่ละตัวทำให้มีโอกาสเกิดพันธะไฮโดรเจนได้มากที่สุด
ดังนั้นหากส่วนผสมของสารถูกสร้างขึ้นในน้ำในขั้นต้นสารจะเข้มข้นในที่เดียวซึ่งเป็นสารเริ่มต้น ในเวลานั้นการไล่ระดับความเข้มข้นสูงมาก
เมื่อเวลาผ่านไปโมเลกุลจะเคลื่อนที่และชนกัน การเคลื่อนไหวนี้ส่งเสริมการก่อตัวของพันธะระหว่างอนุภาคของตัวถูกละลายและตัวทำละลาย อย่างไรก็ตามพันธะเหล่านี้แตกเร็วเพราะอ่อนแอมากและนี่คือคุณสมบัติที่ทำให้สามารถกระจายไปทั่วอวกาศได้จนกว่าจะถึงจุดสมดุล
เมื่อถึงจุดที่ตัวถูกละลายกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งสารละลายแรงของการไล่ระดับความเข้มข้นจะสิ้นสุดลง
ตัวอย่างการแพร่กระจายอย่างง่าย
การแลกเปลี่ยนก๊าซในระบบทางเดินหายใจ
ในระบบทางเดินหายใจของสัตว์ปอดจะมีการแลกเปลี่ยนออกซิเจน (O2) และคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) อยู่ตลอดเวลา สัตว์ดูดซับออกซิเจนและขับไล่ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์โดยการแพร่แบบธรรมดา
ในปอดความเข้มข้นของออกซิเจนสูงกว่าในเลือดดังนั้นจึงมีการไล่ระดับความเข้มข้นระหว่างสองบริเวณนี้และทำให้การแพร่กระจายของออกซิเจนจากปอดไปยังเลือดได้รับการส่งเสริม
ในทำนองเดียวกันเนื่องจากมีโมเลกุลของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในเลือดมากกว่าในปอดจึงมีแนวโน้มที่จะเคลื่อนย้ายจากเลือดเข้าสู่ปอด
การกระจายชาในน้ำร้อน
เมื่อชงชาในตอนแรกมีเพียงน้ำร้อนที่ไม่มีตัวทำละลายใด ๆ การวางถุงชาลงในน้ำร้อนจะเริ่มปล่อยอนุภาคชาออกจากถุงซึ่งมีความเข้มข้นของชาสูงกว่าลงในน้ำซึ่งความเข้มข้นของชาจะต่ำกว่า
การเคลื่อนที่ของโมเลกุลเป็นที่ชื่นชอบโดยการไล่ระดับความเข้มข้นเริ่มต้นของชา ในที่สุดการแพร่กระจายของชาทำให้ความเข้มข้นเท่ากันทั่วทั้งถ้วยและสารละลายกลายเป็นเนื้อเดียวกัน (ทั้งหมดมีลักษณะเป็นสีเดียวกัน) ณ จุดนี้ไม่มีการไล่ระดับความเข้มข้นอีกต่อไป
ความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายอย่างง่ายและการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก
- ในการแพร่กระจายอย่างง่ายอนุภาคจะข้ามเยื่อหุ้มเซลล์อย่างอิสระโดยไม่ต้องอาศัย "ความช่วยเหลือ" จากโครงสร้างอื่น ๆ ในทางตรงกันข้ามในการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกโมเลกุลจะถูกขนส่งผ่านช่องทางโปรตีนขนาดเล็กที่ข้ามเยื่อหุ้มทั้งหมด
- การแพร่กระจายแบบธรรมดาจะช้ากว่าการแพร่กระจายแบบอำนวยความสะดวก
- การแพร่กระจายอย่างง่ายไม่ได้เจาะจงเฉพาะกับตัวถูกละลายเพียงแต่ว่าอนุภาคที่จะขนส่งจะต้องไม่ชอบน้ำจึงจะสามารถข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ได้โดยไม่มีปัญหา ในทางตรงกันข้ามในการขนส่งตัวทำละลายเฉพาะที่ช่วยในการแพร่กระจาย
- ไม่สามารถยับยั้งการแพร่กระจายอย่างง่ายได้ในขณะที่การแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกสามารถยับยั้งได้โดยโมเลกุลเฉพาะที่จับกับช่องลำเลียง
- การแพร่กระจายอย่างง่ายเป็นกระบวนการแฝงเสมอกล่าวคือไม่ต้องการพลังงานจาก ATP ในทางตรงกันข้ามการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกอาจเป็นกลไกแบบแอคทีฟหรือแบบพาสซีฟขึ้นอยู่กับว่าต้องการพลังงานของ ATP หรือไม่
- ในการแพร่กระจายอย่างง่ายสารจะเคลื่อนที่ไปตามการไล่ระดับความเข้มข้น ในทางตรงกันข้ามในการแพร่กระจายที่อำนวยความสะดวกสารจะผ่านเมมเบรนต่อต้านหรือสนับสนุนการไล่ระดับความเข้มข้นของมัน
- การแพร่กระจายอย่างง่ายช่วยให้สามารถเคลื่อนผ่านโมเลกุลขนาดเล็กและไม่มีขั้ว (ไม่ชอบน้ำ) ในขณะที่การแพร่กระจายที่สะดวกช่วยให้สามารถผ่านโมเลกุลขนาดใหญ่และมีขั้ว (ชอบน้ำ) ได้
ความแตกต่างระหว่างการแพร่กระจายอย่างง่ายและการออสโมซิส
- การแพร่กระจายอย่างง่ายหมายถึงการเคลื่อนที่ของสารใด ๆ ตามหน้าที่ของการไล่ระดับความเข้มข้น ในทางกลับกันออสโมซิสหมายถึงการเคลื่อนที่ของน้ำโดยเฉพาะซึ่งเป็นหน้าที่ของศักยภาพของน้ำ
- การแพร่กระจายอย่างง่ายเกิดขึ้นในของเหลวและก๊าซที่เป็นของแข็ง ในทางตรงกันข้ามออสโมซิสสามารถเกิดขึ้นได้ในตัวกลางที่เป็นของเหลวเท่านั้น
- การแพร่แบบง่ายไม่จำเป็นต้องใช้เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ในขณะที่การออสโมซิสเป็นกระบวนการที่เกิดขึ้นผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้
- การแพร่กระจายอย่างง่ายช่วยปรับความเข้มข้นของตัวละลายที่ละลายในพื้นที่ว่างให้เท่ากัน การออสโมซิสไม่สนับสนุนความเท่าเทียมกันของความเข้มข้นของน้ำทั้งสองด้านของเมมเบรนกึ่งสังเคราะห์
- การแพร่กระจายอย่างง่ายสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างตัวทำละลายประเภทต่างๆ ในทางตรงกันข้ามการออสโมซิสสามารถเกิดขึ้นได้ระหว่างตัวทำละลายที่คล้ายกันและในระบบทางชีววิทยาเท่านั้น ตัวทำละลายนี้โดยทั่วไปเป็นน้ำ
- ในการแพร่กระจายอย่างง่ายอนุภาคจะกระจายไปทุกทิศทางในการออสโมซิสการไหลของโมเลกุลโดยทั่วไปจะไปในทิศทางเดียวกัน
- กระบวนการแพร่กระจายอย่างง่ายไม่สามารถหยุดหรือย้อนกลับได้ ในทางกลับกันการดูดซึมสามารถหยุดหรือย้อนกลับได้หากใช้แรงดันเพิ่มเติมที่ด้านข้างของเมมเบรนที่มีน้ำน้อย
อ้างอิง
- Alberts, B. , Johnson, A. , Lewis, J. , Morgan, D. , Raff, M. , Roberts, K. & Walter, P. (2014). อณูชีววิทยาของเซลล์ (6th ed.). การ์แลนด์วิทยาศาสตร์.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). ชีววิทยา (2nd ed.) Pearson Education.
- Lodish, H. , Berk, A. , Kaiser, C. , Krieger, M. , Bretscher, A. , Ploegh, H. , Amon, A. & Martin, K. (2016) ชีววิทยาระดับโมเลกุล (ฉบับที่ 8). WH Freeman และ บริษัท
- Purves, W. , Sadava, D. , Orians, G. & Heller, H. (2004). ชีวิต: วิทยาศาสตร์ชีววิทยา (7th ed.) Sinauer Associates และ WH Freeman
- Solomon, E. , Berg, L. & Martin, D. (2004). ชีววิทยา (7th ed.) Cengage Learning.
- ธิโบเดอ, P. (2013). กายวิภาคศาสตร์และฟิสิกส์วิทยา (8 ธ ). Mosby, Inc.
- Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). หลักการกายวิภาคศาสตร์และสรีรวิทยา (ฉบับที่ 13) John Wiley & Sons Inc.