Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
Dyfuzja
BIEŻĄCYPrOBLEM
HistoriachorobyDanielatosmutnaopowieść
oproblemiemedycznympojawiającymsięjużwchwili
urodzenia:nawracająceinfekcjedrógoddechowych,
dolegliwościtrawienne,aodostatnichsześciumiesięcy
takżeutratamasyciała.Wubiegłymtygodniu,
gdyDanielzacząłmiećproblemyzoddychaniem,
jegomatkazabrałagodoszpitala.Badaniawykazały
obecnośćgęstegośluzuwdrogachoddechowych
Daniela,cosugerowałomukowiscydozę.Wprzebiegu
tejchorobywwynikuzaleganiaobfitegogęstegośluzu
powstająwarunkidogodnedlarozwojuinfekcji
bakteryjnych.
P1:Uosóbzmukowiscydoząprzechodzeniechlorku
sodudoświatładrógoddechowychjestzaburzone.
DlaczegozaburzenietransportuNaClpowoduje,
żewydzielanyśluzjestgęsty?
(Wskazówka:Pamiętaj,żewodaprzechodzi
doregionówhiperosmotycznych).
33
45
52
64
65
74
45
apóźniejpoczujeszzapachwcałympokoju,będzieto
wynikałoztego,żecząsteczkiwodykolońskiejdyfun-
dowałyzmiejsca,gdziebyłynajbardziejskoncentrowane
(wbutelce),domiejsca,gdzieichstężeniebyłomniejsze
(resztapomieszczenia).
Dyfuzjamasiedemnastępującychwłaściwości:
1.Dyfuzjatoprocesbierny.Biernośćoznacza,żedyfu-
zjaniewymaganakładuenergiizzewnętrznego
źródła.Używatylkoenergiikinetycznejwszystkich
cząsteczek.
2.Cząsteczkiprzemieszczająsięzobszaruowyższym
stężeniudoobszaruoniższymstężeniu.Różnicastę-
żeńsubstancjimiędzydwomaobszaraminazywana
jestgradientemstężeń,znanymtakżejakogradient
chemiczny.Mówisię,żecząsteczkidyfundujązgod-
niezgradientem,gdyprzemieszczająsięzobszaru
owyższymstężeniudoobszaruostężeniuniższym.
Szybkośćdyfuzjizależyodwielkościgradientu
stężeń.Imwiększygradient,tymszybciejzachodzi
dyfuzja.Naprzykładpootwarciubutelkizwodą
kolońskąszybkośćdyfuzjibędzienajwiększa,gdy
pierwszecząsteczkiwydostająsięzbutelki.Później,
gdywodakolońskarównomiernierozprzestrzenisię
wpokoju,szybkośćdyfuzjispadniedozera,ponieważ
niebędziejużgradientustężeń.
3.Ruchcząsteczekbędziezachodził,dopókistężenienie
wyrównasięwcałejprzestrzeni.Gdycząsteczki
substancjirozprzestrzeniąsięrównomiernie,układ
osiągarównowagęidyfuzjaustaje.Pojedynczeczą-
steczkipozostanąwruchurównieżwstanierówno-
wagiijeśliwotoczeniuktórejkolwiekznichpojawi
siędostępnaprzestrzeń,zajmiejąinnacząsteczka.
Standynamicznejrównowagidyfuzjioznacza,żestę-
żeniezostałowyrównanewcałymukładzie,chociaż
cząsteczkinadalsięporuszają.
4.Dyfuzjajestszybkananiewielkichdystansach,lecz
zdecydowaniewolniejszanadłuższychdystansach.Al-
bertEinsteinbadałdyfuzjęcząsteczekwroztworze
iodkrył,żeczaspotrzebnydoprzejściacząsteczki
zpunktuAdopunktuBjestproporcjonalnydokwa-
dratuodległościmiędzypunktamiAiB.Innymi
słowy,jeżelidystanszwiększysięz1do2,czaspo-
trzebnydodyfuzjiwzrośniez12do22(od1do4).
Jakieznaczeniedlaukładówbiologicznychma
małaprędkośćdyfuzjinawiększychodległościach?
Worganizmieludzkimsubstancjeodżywczepotrze-
bują5snadyfuzjęzkrwidokomórki,któraznajduje
sięwodległości100Pmodnajbliższejkapilary.Przy
takiejprędkościdyfuzjazkomórekjelitacienkiego
dodużegopalcastopytrwałabylatami,akomórki
zdążyłybyumrzećzgłodu.
Abyprzezwyciężyćograniczeniadyfuzjizwią-
zanezwiększymiodległościami,organizmyużywają
różnorodnychmechanizmówprzyspieszającychruch
cząsteczek.Większośćzwierzątwielokomórkowych
posiadajakąśformęukładukrążeniadostarczającego
wgradienciestężeń.Transportaktywnywymaganakładu
energiizeźródłazewnętrznego,naprzykładwysokoener-
getycznegowiązaniafosforanowegoATP.
Wkolejnychczęściachrozdziałuopisano,jak
komórkiprzemieszczająmaterięprzezswojebłony.
Omówionezasadymożnazastosowaćrównieżdoruchu
przezbłonywewnątrzkomórkowe,gdysubstancjeprze-
chodząmiędzyorganellami.
DYFUzJA
Transportbiernyprzezbłonywykorzystujeenergiękine-
tycznązawartąwcząsteczkachorazenergiępotencjalną
gromadzonąwgradientachstężeń.Cząsteczkigazów
orazcząsteczkiroztworunieustannieprzemieszczająsię
zmiejscanamiejsce,wprawiającwruchinnecząsteczki
lubprzenoszącsięnaobrzeżawszelkichstruktur,wktó-
rychsięznajdują.Jeślicząsteczkipoczątkowosąskupione
wjednymobszarzezamkniętejprzestrzeni,ichruchspra-
wia,żestopniowosięrozprzestrzeniają,ażichrozmiesz-
czeniewdostępnejprzestrzenibędzierównomierne.Ten
procesnazywanyjestdyfuzją.
Dyfuzja{diffundere–wylewać}możebyćzdefi-
niowanajakoruchcząsteczekzobszaruowyższym
ichstężeniudoobszaruoichniższymstężeniu2.
Jeślipozostawiszotwartąbutelkęzwodąkolońską,
2Czasemtermindyfuzjaużywanyjestdookreśleniajakiegokol-
wiekprzypadkowegoruchucząsteczek,aruchcząsteczekzgodnie
zgradientemstężeńokreślanyjestjakodyfuzjanetto.Abyuprościć
tękwestię,termindyfuzjastosujemy,mającnamyśliuśredniony
ruchzachodzącyzgodniezgradientemstężeń.
rOzDzIAŁ
2
