Difúze a osmóza

Osmóza je výsledkem difúze přes semipermeabilní membránu. Pokud jsou dva roztoky různé koncentrace odděleny semipermeabilní membránou, pak bude mít rozpouštědlo tendenci difundovat přes membránu z méně koncentrovaného na koncentrovanější roztok. Tento proces se nazývá osmóza. Na buněčné úrovni jsou oba procesy typem pasivního transportu.

Semipermeabilní membrány jsou velmi tenké vrstvy materiálu, které umožňují průchod malých molekul, jako je kyslík, voda, oxid uhličitý, amoniak, glukóza, aminokyseliny atd. Nedovolují však projít většími molekulami, jako je sacharóza, bílkovina atd.

Srovnávací tabulka

Tabulka srovnání difúze versus osmózy

	Difúze	Osmóza
Co je to?	Difúze je spontánní pohyb částic z oblasti s vysokou koncentrací do oblasti s nízkou koncentrací. (např. čajová příchuť pohybující se z oblasti s vysokou až nízkou koncentrací v horké vodě.)	Osmóza je spontánní síťový pohyb vody přes semipermeabilní membránu z oblasti s nízkou koncentrací solutu do koncentrovanějšího roztoku až do koncentračního gradientu. Toto vyrovnává koncentrace na obou stranách membrány.
Proces	Difúze se vyskytuje hlavně v plynném stavu nebo v molekulách plynu a kapalných molekulách (např. Molekuly 2 plynů jsou v neustálém pohybu a pokud je odstraněna membrána, která je odděluje, plyny se budou míchat kvůli náhodným rychlostem).	Vyskytuje se, když médium obklopující buňku má vyšší koncentraci vody než buňka. Buňka získává vodu spolu s důležitými molekulami a částicemi pro růst. K tomu také dochází, když se voda a částice pohybují z jedné buňky do druhé.
Důležitost	Vytvářet energii; Pomáhá při výměně plynů během dýchání, fotosyntézy a transpirace.	U zvířat ovlivňuje osmóza distribuci živin a uvolňování metabolických odpadních produktů. U rostlin je osmóza částečně odpovědná za vstřebávání půdní vody a zvýšení hladiny kapaliny na listy rostliny.
Koncentrační gradient	Přechází z gradientu s vysokou koncentrací na gradient s nízkou koncentrací	Posune dolů koncentrační gradient
Voda	Pro pohyb nepotřebuje vodu	Pro pohyb potřebuje vodu
Příklady	Parfém nebo osvěžovač vzduchu, kde molekuly plynu difundují do vzduchu a šíří aroma.	Pohyb vody do buněk kořenových vlasů.

Obsah: Difúze a osmóza

• 1 Proces osmózy vs. difúze
• 2 Rozdíly ve funkci
• 3 různé typy osmózy a difúze
• 4 Reference

Proces osmózy vs. difúze

Proces šíření. Některé částice (červené) jsou rozpuštěny ve sklenici vody. Zpočátku jsou částice všechny blízko jednoho rohu skla. Když se částice náhodně pohybují ve vodě („rozptýlené“), nakonec se náhodně a rovnoměrně rozdělí.

K difúzi dochází, když je spontánní síťový pohyb částic nebo molekul rozptyluje z oblasti vysoké koncentrace do oblasti nízké koncentrace prostřednictvím semipermeabilní membrány. Je to prostě statistický výsledek náhodného pohybu. Jak čas postupuje, bude diferenční gradient koncentrací mezi vysokou a nízkou klesat (stále mělčí), dokud nebudou koncentrace vyrovnány.

Difúze zvyšuje entropii (náhodnost), snižuje Gibbsovu volnou energii, a proto je jasným příkladem termodynamiky. Difúze funguje v mezích druhého termodynamického zákona, protože ukazuje tendenci přírody k „svinutí“, k hledání stavu méně koncentrované energie, o čemž svědčí rostoucí entropie.

Osmóza je proces difúze vody přes semipermeabilní membránu. Molekuly vody mohou volně procházet buněčnou membránou v obou směrech, buď dovnitř nebo ven, a tak osmóza reguluje hydrataci, přítok živin a odtok odpadů, mimo jiné procesy.

Osmóza v rostlinné buňce

Například pokud má médium obklopující rostlinnou nebo živočišnou buňku vyšší koncentraci vody než buňka, získá buňka vodu osmózou. Celkovým výsledkem je, že voda vstupuje do buňky a buňka pravděpodobně hydratuje a nabobtná. Pokud má médium nižší koncentraci vody než buňka, ztratí vodu osmózou, protože tentokrát více vody opouští buňku, než do ní vstoupí. Proto se buňka zmenší. Pokud je koncentrace vody v médiu přesně stejná, buňka zůstane ve stejné velikosti, zatímco tato rovnováha koncentrace zůstane. V každé situaci je pohyb rozpouštědla z méně koncentrovaného (hypotonického) do koncentrovanějšího (hypertonického) roztoku, což má tendenci snižovat rozdíl v koncentraci (vyrovnávání)..

Rozdíly ve funkci

Zatímco osmóza ovlivňuje distribuci živin a uvolňování metabolických odpadních produktů u zvířat; v rostlinách je osmóza částečně odpovědná za vstřebávání půdní vody a zvýšení hladiny kapaliny do listů rostliny.

Difuze může nastat přes buněčnou membránu a membrána umožňuje malé molekuly, jako je voda (H₂O), kyslík (O₂), oxid uhličitý (CO₂) a další snadno procházet. Zatímco tedy osmóza pomáhá rostlinám absorbovat vodu a jiné tekutiny, difúze pomáhá ostatním molekulám procházet, a tím i usnadňuje proces fotosyntézy. Oba procesy pomáhají rostlinám vytvářet energii a další důležité živiny.

Různé typy osmózy a difúze

Osmotický efekt různých roztoků na krevních buňkách

Dva typy osmózy jsou:

• Reverzní osmóza: Osmotický tlak definuje, v jakém okamžiku diferenciální gradient mezi vysokou a nízkou rozpustnou látkou vyvolá osmózu. Při reverzní osmóze zvýší objemový nebo atmosférický tlak „vytlačení“ vyšších částic solutu kolem membrány, čímž překoná mezeru, která může existovat, když osmotický tlak neumožňuje difúzi skrz membránu. Tento proces se často používá k filtrování vody z nečistot, když jsou jejich koncentrace příliš nízké pro pravidelnou osmózu, ale stále je potřeba čistší voda, jako při odsolování a farmaceutických operacích..

• Přední osmóza: Na rozdíl od reverzní osmózy, která přechází z vysokých na nízké koncentrace, tlačí dopředná osmóza nucené částice rozpuštěné látky k posunu k vyšší rozpuštěné látce - v podstatě opak normálního osmotického procesu. Zatímco reverzní osmóza "tlačí" částice, dopředu osmóza "vtáhne" je, což má za následek čistší vodu.

typy difúze jsou:

• Povrchová difúze: Je vidět po upuštění práškových látek na povrch kapaliny.

• Brownův pohyb: Náhodný pohyb pozorovaný pod mikroskopem, když částice přeskakují, sklouznou a oštěpují uvnitř kapaliny.

• Kolektivní šíření: Difúze velkého počtu částic v kapalině, které zůstávají neporušené nebo interagují s jinými částicemi.

• Osmóza: Difúze vody buněčnou membránou.

• Výtok: Stává se, když se plyn šíří malými otvory.

• Elektronová difúze: Pohyb elektronů vedoucí k elektrickému proudu.

• Usnadněná difúze: Spontánní pasivní transport iontů nebo molekul přes buněčnou membránu (odlišné, protože k tomu dochází mimo aktivní fázi osmózy nebo intracelulární difúze).

• Plynná difúze: Používá se hlavně s hexafluoridem uranu k výrobě obohaceného uranu pro jaderné reaktory a zbraně.

• Knudsenova difúze: Proměnná míra interaktivity částic uvnitř pórů membrány, která souvisí s velikostí částic a délkou a průměrem pórů.

• Rozptyl hybnosti: Rozpětí hybnosti mezi částicemi hlavně v kapalinách, ovlivněné viskozitou kapaliny (vyšší viskozita = vyšší difúze hybnosti).

• Difúze fotonů: Pohyb fotonů v materiálu, poté rozptyl, když se odrazí od různých hustot uvnitř. Používá se v lékařských testech jako difúzní optické zobrazování.

• Reverzní difúze: Podobně jako vpřed osmóza, s nízkou koncentrací pohybující se vysoko, ale týká se separace částic, nejen vody.

• Vlastní difúze: Koeficient měřící, jak velká bude difúze typu částice, když je chemický gradient nulový (neutrální nebo vyvážený).

Reference

• Wikipedia: Difúze
• Wikipedia: Osmóza
• Difúze - Hyperfyzika