Kluczowa różnica – osmoza kontra dyfuzja w biologii
Osmoza to proces spontanicznego ruchu netto cząsteczek rozpuszczalnika (cząsteczek wody) przez półprzepuszczalną membranę do obszaru o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonych. Ma tendencję do wyrównywania stężenia substancji rozpuszczonej po obu stronach membrany. Dyfuzja to całkowity ruch netto cząsteczek lub atomów z regionu o wyższym stężeniu o wyższym potencjale chemicznym do regionu o niższym stężeniu i niższym potencjale chemicznym. W ten sposób cząsteczki poruszają się w dół gradientu stężeń. Kluczowa różnica między osmozą a dyfuzją w biologii polega na tym, że osmoza to proces przemieszczania się cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do regionu o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej, podczas gdy dyfuzja to proces przemieszczania się cząsteczek rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej w dół gradientu stężenia w dowolnej mieszaninie.
Co to jest osmoza?
W biologii osmoza to proces przemieszczania się substancji przez półprzepuszczalną membranę w celu zrównoważenia stężenia innej substancji. Na przykład w komórce biologicznej cząsteczki wody przemieszczają się przez półprzepuszczalną błonę komórkową w celu zrównoważenia stężenia substancji rozpuszczonej (np. stężenia soli) do iz komórki. Osmoza to proces pasywny, który zachodzi samoistnie bez zużycia energii przez komórkę. Osmoza dotyczy roztworów biochemicznych.
Roztwór składa się z dwóch części, takich jak rozpuszczalnik i substancja rozpuszczona. Roztwory powstają przez rozpuszczenie substancji rozpuszczonych w rozpuszczalnikach. Słona woda jest najlepszym przykładem, w którym sól jest substancją rozpuszczoną, a woda jest rozpuszczalnikiem. Istnieją trzy rodzaje rozwiązań, takie jak izotoniczne, hipotoniczne i hipertoniczne. W roztworze izotonicznym stężenie substancji rozpuszczonej wewnątrz komórki i na zewnątrz komórki jest równe. W tych warunkach nie ma ruchu netto cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę komórkową. Gdy ruch netto wynosi zero, ilość wody przemieszczającej się wewnątrz i na zewnątrz komórki przez błonę plazmatyczną staje się równa.
W roztworze hipotonicznym występuje wysokie stężenie substancji rozpuszczonej wewnątrz komórki niż na zewnątrz komórki. Dlatego cząsteczki wody wnikają do komórki, a nie ją opuszczają. Hipertoniczny odnosi się do przeciwieństwa hipotonicznego. Na zewnątrz komórki występuje wyższe stężenie substancji rozpuszczonej niż wewnątrz komórki. W takim przypadku więcej cząsteczek wody opuści komórkę niż wejdzie do komórki, aby obniżyć stężenie substancji rozpuszczonej na zewnątrz.
Rysunek 01: Osmoza
Osmoza w różny sposób wpływa na rośliny i komórki zwierzęce. W warunkach hipotonicznych komórki zwierzęce pękają z powodu braku ściany komórkowej. Ale w sytuacjach hipertonicznych kurczą się zarówno komórki roślinne, jak i zwierzęce. Te incydenty pokazują, jak ważna jest osmoza dla komórek roślinnych i zwierzęcych dla ich przetrwania.
Co to jest dyfuzja?
Dyfuzja to proces pasywnego ruchu netto cząstek (atomów, jonów lub cząsteczek) z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu w dowolnej mieszaninie. Ruch cząstek trwa do momentu ujednolicenia stężenia danej substancji.
Rysunek 02: Dyfuzja
Na szybkość dyfuzji mają wpływ takie czynniki, jak niewielka odległość, duża powierzchnia, cząsteczki o małych rozmiarach, duża różnica stężeń i wzrost wysokich temperatur. Większe cząsteczki dyfundują bardzo powoli. Gazy i małe cząsteczki w cieczy mogą być łatwo dyfundowane ze środowiska o wyższym stężeniu do środowiska o niższym stężeniu tej konkretnej cząsteczki. Kilka przykładów dyfuzji w układach biologicznych to:
- Wymiana gazu w pęcherzykach podczas oddychania.
- Wymiana gazowa do fotosyntezy w liściach roślin.
- Transfer neuroprzekaźnika „acetylocholiny” w synapsie.
Jakie są podobieństwa między osmozą a dyfuzją w biologii?
- Oba procesy biorą udział w ruchu cząstek.
- Oba procesy są procesami pasywnymi.
- Oba procesy nie zużywają cząsteczek energii komórki znanych jako „ATP”.
- Oba procesy są bardzo ważne dla przetrwania komórki.
- W obu procesach cząsteczki przechodzą od wyższego stężenia do niższego stężenia.
Jaka jest różnica między osmozą a dyfuzją w biologii?
Osmoza a dyfuzja |
|
| Osmoza to proces przemieszczania się cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do obszaru o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonych. | Dyfuzja to proces przemieszczania się cząsteczek w dół gradientu stężenia w dowolnej mieszaninie. |
| Ruch Solute and Solvent | |
| W osmozie poruszają się tylko rozpuszczalniki (cząsteczki wody). | Podczas dyfuzji zarówno cząsteczki substancji rozpuszczonej, jak i rozpuszczalnika poruszają się. |
| Membrana półprzepuszczalna | |
| W osmozie zaangażowana jest półprzepuszczalna membrana. | W dyfuzji membrana półprzepuszczalna nie jest zaangażowana. |
| Potrzeba wody | |
| W osmozie woda jest potrzebna do jej ruchu. | W dyfuzji woda nie jest potrzebna do jej ruchu. |
| Stężenie Gradient | |
| Osmoza podąża za gradientem stężenia w górę. | Dyfuzja podąża za gradientem koncentracji w dół. |
| Ważność | |
| Osmoza jest ważna dla rozprowadzania składników odżywczych w komórce i uwalniania odpadów metabolicznych. | Dyfuzja jest ważna dla tworzenia energii poprzez oddychanie i fotosyntezę. |
| Proces | |
| Osmoza ma miejsce, gdy woda przemieszcza się do środka i na zewnątrz w zależności od stężenia substancji rozpuszczonej. | Dyfuzja zachodzi w stanie gazowym lub ciekłym w dół gradientu stężenia. |
| Przykłady | |
| Obrzęk czerwonych krwinek pod wpływem świeżej wody, wchłanianie wody przez włośniki to tylko niektóre przykłady osmozy. | Perfumy wypełniające całe pomieszczenie, kropla barwnika spożywczego rozprowadzająca się, aby równomiernie zabarwić filiżankę wody to tylko niektóre przykłady dyfuzji |
Podsumowanie – Osmoza kontra dyfuzja w biologii
Osmoza to proces spontanicznego przemieszczania się cząsteczek rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę do obszaru, w którym występuje wyższe stężenie substancji rozpuszczonej. Ma tendencję do wyrównywania stężenia substancji rozpuszczonej po obu stronach membrany. Z drugiej strony dyfuzja to całkowity ruch netto cząsteczek lub atomów z obszaru o wyższym stężeniu do obszaru o niższym stężeniu. Tak więc cząsteczki poruszają się w dół gradientu stężenia. Taka jest różnica między osmozą a dyfuzją w biologii.
Pobierz wersję PDF osmozy kontra dyfuzja w biologii
Możesz pobrać wersję PDF tego artykułu i używać jej do celów offline zgodnie z notatką cytowania. Proszę pobrać wersję PDF tutaj Różnica między osmozą a dyfuzją w biologii
