JEDNODUCHÁ DIFÚZIA: POSTUP A PRÍKLADY - BIOLÓGIE - 2026

Jednoduchá difúzia je fyzikálny proces, pri ktorom sú tieto látky presunuté z regiónu, kde sa vysoko koncentrovaného do oblastí, kde je koncentrácia látky nižšia. Jednoduchá difúzia je spontánny proces, ktorý nevyžaduje energiu, ale je podporovaný koncentračným gradientom.

Látky, ktoré sú rozpustené, sa nazývajú rozpustené látky, ktoré sa náhodným pohybom pohybujú cez roztok (alebo plyn). Náhodný pohyb je definovaný ako pohyb, ktorý sa vyskytuje náhodne, keď neexistuje pravidelný poriadok alebo systém, ktorým sa pohyb častíc mení v roztoku alebo plyne.

Jednoduchá difúzia

Ak sú molekuly dostatočne malé, môže k tejto jednoduchej difúzii dôjsť naprieč bunkovými membránami, medzi jednotlivými fosfolipidmi, ktoré ju tvoria. Membrány môžu byť priepustné, nepriepustné alebo polopriepustné.

Priepustná membrána je taká, ktorá umožňuje akejkoľvek látke prejsť, nepriepustná membrána neumožňuje žiadnej látke prejsť a polopriepustná membrána umožňuje iba určitým látkam prejsť.

Jednoduchý difúzny proces

Jednoduchá difúzia sa uskutočňuje pôsobením vodíkových väzieb, ktoré sa tvoria medzi molekulami vody a rozpustenými látkami. Molekuly vody sa pohybujú náhodne a prípadne obklopujú jednotlivé molekuly rozpustených látok, čím sa maximalizuje príležitosť tvoriť vodíkové väzby.

Ak by sa teda látka vyrobila vo vode, látka by sa spočiatku koncentrovala na jednom mieste, pôvodnom. V tom čase je koncentračný gradient veľmi vysoký.

Postupom času sa molekuly pohybujú a navzájom sa zrážajú; tento pohyb podporuje vytváranie väzieb medzi časticami rozpustenej látky a rozpúšťadlom. Tieto väzby sa však rýchlo rozpadajú, pretože sú veľmi slabé a to je vlastnosť, ktorá im umožňuje ich distribúciu v celom priestore, až kým sa nedosiahne rovnováha.

V tomto bode, keď je rozpustená látka rovnomerne rozložená v roztoku, končí sila koncentračného gradientu.

Jednoduché príklady difúzie

Výmena plynu v dýchacom systéme

V dýchacom systéme pľúc sa neustále vymieňa kyslík (O2) a oxid uhličitý (CO2). Zvieratá absorbujú kyslík a vylučujú oxid uhličitý jednoduchou difúziou.

V pľúcach je koncentrácia kyslíka vyššia ako v krvi, takže medzi týmito dvoma oblasťami existuje koncentračný gradient, čo spôsobuje šírenie kyslíka z pľúc do krvi.

Podobne, keďže v krvi je viac molekúl oxidu uhličitého ako v pľúcach, majú tendenciu sa pohybovať z krvi do pľúc.

Šírenie čaju v horúcej vode

Keď sa na začiatku pripravuje šálka čaju, je tu iba horúca voda bez rozpustenej látky. Umiestnením čajového vrecka do horúcej vody začne čajové častice z vrecka - v prípade vyššej koncentrácie čaju - uvoľňovať do vody, kde je koncentrácia čaju nižšia.

Pohyb molekúl je podporovaný počiatočným koncentračným gradientom čaju. Difúzia čaju nakoniec spôsobí, že sa koncentrácie v šálke vyrovnajú a roztok sa stane homogénnym (všetko vyzerá rovnako). V tomto bode už nie je koncentračný gradient.

Rozdiely medzi jednoduchou a uľahčenou difúziou

- Pri jednoduchej difúzii častice voľne prechádzajú bunkovou membránou bez „pomoci“ iných štruktúr. Naopak, pri uľahčenej difúzii sú molekuly transportované cez malé proteínové kanály, ktoré prechádzajú cez celú membránu.

- Jednoduchá difúzia je pomalšia ako difúzia uľahčovaná.

- Jednoduchá difúzia nie je špecifická pre rozpustenú látku, iba to, že častice, ktoré sa majú prepravovať, musia byť hydrofóbne, aby bez problémov prešli bunkovou membránou. Naopak, pri uľahčenej difúzii sa transportujú špecifické soluty.

- Jednoduchú difúziu nemožno inhibovať, zatiaľ čo uľahčenú difúziu možno inhibovať špecifickými molekulami, ktoré sa viažu na transportné kanály.

- Jednoduchá difúzia je vždy pasívny proces, to znamená, že nevyžaduje energiu z ATP. Naopak, uľahčená difúzia môže byť aktívnym alebo pasívnym mechanizmom v závislosti od toho, či to vyžaduje energiu ATP.

- Pri jednoduchej difúzii sa látky vždy pohybujú v prospech svojho koncentračného gradientu. Naopak, pri uľahčenej difúzii látky prechádzajú cez membránu proti alebo v prospech jej koncentračného gradientu.

- Jednoduchá difúzia umožňuje priechod malých a nepolárnych molekúl (hydrofóbne), zatiaľ čo uľahčená difúzia umožňuje priechod veľkých a polárnych molekúl (hydrofilných).

Rozdiely medzi jednoduchou difúziou a osmózou

- jednoduchá difúzia sa týka pohybu akejkoľvek látky ako funkcie jej gradientu koncentrácie; na druhej strane osmóza označuje výlučne pohyb vody ako funkciu jej vodného potenciálu.

- K jednoduchej difúzii dochádza v tuhých kvapalinách a plynoch. Naopak, osmóza sa môže vyskytovať iba v tekutom médiu.

- Jednoduchá difúzia nevyžaduje polopriepustnú membránu, zatiaľ čo osmóza je proces, ktorý sa vyskytuje cez polopriepustnú membránu.

- Jednoduchá difúzia pomáha vyrovnať koncentrácie rozpustených látok v dostupnom priestore. Osmóza nezvýhodňuje rovnosť koncentrácie vody na oboch stranách semipermeabilnej membrány.

- Medzi rôznymi druhmi rozpúšťadiel môže dôjsť k jednoduchej difúzii. Na rozdiel od toho sa osmóza môže vyskytovať iba medzi podobnými rozpúšťadlami a v biologických systémoch. Týmto rozpúšťadlom je obvykle voda.

- Pri jednoduchej difúzii sú častice distribuované vo všetkých smeroch, pri osmóze je tok molekúl v podstate rovnakým smerom.

- Jednoduchý proces rozptylu nemožno zastaviť alebo zvrátiť. Namiesto toho sa osmóza môže zastaviť alebo zvrátiť, ak sa na stranu membrány, kde je k dispozícii menej vody, pridá ďalší tlak.

Referencie

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of Cell (6. vydanie). Garland Science.
2. Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biológia (2. vydanie) Pearson Education.
3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A., Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Celí Biology (8. vydanie). WH Freeman and Company.
4. Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Život: veda o biológii (7. vydanie). Sinauer Associates a WH Freeman.
5. Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biológia (7. vydanie) Cengage Learning.
6. Thibodeau, P. (2013). Anatómia a Phisiology (8 ^th ). Mosby, Inc.
7. Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Zásady anatómie a fyziológie (13. vydanie). John Wiley & Sons Inc.