간단한 확산 물질은 이들이 높은 물질의 농도가 낮은 영역에 집중되는 영역에서 이동하는 물리적 공정이다. 단순 확산은 에너지를 필요로하지 않는 자발적인 과정이지만 농도 구배에 의해 촉진됩니다.
용해 된 물질을 용질이라고하며 무작위 움직임에 의해 용액 (또는 기체)을 통해 이동합니다. 랜덤 모션은 용액이나 가스에서 입자의 모션이 변경되는 규칙적인 순서 나 시스템이없는 우연히 발생하는 모션으로 정의됩니다.
단순 확산
분자가 충분히 작 으면 세포막을 구성하는 개별 인지질 사이에서 이러한 단순한 확산이 발생할 수 있습니다. 막은 투과성, 불 투과성 또는 반투과성 일 수 있습니다.
투과성 막은 어떤 물질도 통과 할 수있는 막이고, 불 투과성 막은 어떤 물질도 통과하지 못하도록하며 반투막은 특정 물질 만 통과시킵니다.
간단한 확산 과정
간단한 확산은 물 분자와 그 안에 용해 된 용질 사이에 형성되는 수소 결합의 작용을 통해 수행됩니다. 물 분자는 무작위로 움직이고 결국 개별 용질 분자를 둘러싸고 수소 결합을 형성 할 기회를 극대화합니다.
따라서 물질의 혼합물이 물에서 만들어지면 처음에는 물질이 처음에 한곳에 집중됩니다. 그 당시 농도 구배는 매우 높습니다.
시간이 지남에 따라 분자들은 움직이고 서로 충돌합니다. 이 움직임은 용질 입자와 용매 사이의 결합 형성을 촉진합니다. 그러나 이러한 결합은 매우 약하기 때문에 빠르게 끊어지며 평형에 도달 할 때까지 공간 전체에 분포 할 수있는 속성입니다.
용질이 용액 전체에 균일하게 분포되는 지점에서 농도 구배의 힘이 끝납니다.
간단한 확산 예
호흡기의 가스 교환
폐 동물의 호흡기에서는 산소 (O2)와 이산화탄소 (CO2)가 지속적으로 교환됩니다. 동물은 간단한 확산으로 산소를 흡수하고 이산화탄소를 배출합니다.
폐에서는 산소 농도가 혈액보다 높기 때문에이 두 영역 사이에 농도 구배가 있으며 이는 폐에서 혈액으로의 산소 확산을 촉진합니다.
비슷하게, 폐보다 혈액에 이산화탄소 분자가 더 많기 때문에, 그들은 혈액에서 폐로 이동하는 경향이 있습니다.
뜨거운 물에 차를 뿌리기
처음에 차 한 잔을 끓일 때 용질이없는 뜨거운 물만 있습니다. 티백을 뜨거운 물에 넣으면 차의 농도가 더 높은 백의 차 입자가 차의 농도가 낮은 물로 방출되기 시작합니다.
분자의 움직임은 차의 초기 농도 구배에 의해 선호됩니다. 결국, 차의 확산으로 인해 컵 전체에 걸쳐 농도가 균등 해지고 용액이 균일 해집니다 (모두 같은 색으로 보입니다). 이 시점에서 더 이상 농도 구배가 없습니다.
단순 확산과 촉진 확산의 차이점
-단순 확산에서는 입자가 다른 구조의 "도움"없이 자유롭게 세포막을 통과합니다. 반대로, 촉진 확산에서는 분자가 전체 막을 가로 지르는 작은 단백질 채널을 통해 이동합니다.
-단순 확산은 촉진 확산보다 느립니다.
-단순 확산은 용질에만 국한된 것이 아니라 운반되는 입자가 소수성이어야 문제없이 세포막을 통과 할 수 있습니다. 반대로, 촉진 확산에서는 특정 용질이 운반됩니다.
-단순 확산은 억제 할 수 없으며, 촉진 된 확산은 운반체 채널에 결합하는 특정 분자에 의해 억제 될 수 있습니다.
-단순 확산은 항상 수동적 인 과정입니다. 즉, ATP의 에너지가 필요하지 않습니다. 반대로, 촉진 된 확산은 ATP의 에너지가 필요한지 여부에 따라 능동 또는 수동 메커니즘이 될 수 있습니다.
-단순 확산에서 물질은 항상 농도 구배를 선호합니다. 반대로, 촉진 된 확산에서 물질은 농도 구배에 반대하거나 유리하게 막을 통과합니다.
-단순 확산은 작은 분자와 비극성 분자 (소수성)의 통과를 허용하고, 촉진 확산은 큰 극성 분자 (친수성)의 통과를 허용합니다.
단순 확산과 삼투의 차이점
-단순 확산은 농도 구배의 함수로서 물질의 움직임을 나타냅니다. 반면에 삼투는 물의 잠재력에 따른 물의 움직임만을 의미합니다.
-고체 액체 및 기체에서 간단한 확산이 발생합니다. 반대로 삼투는 액체 매질에서만 발생할 수 있습니다.
-단순 확산은 반투막이 필요없고, 삼투는 반투막을 통해 일어나는 과정입니다.
-간단한 확산은 사용 가능한 공간에서 용해 된 용질의 농도를 균일화하는 데 도움이됩니다. 삼투압은 반투과성 막의 양쪽에서 물의 농도가 균등하지 않게합니다.
-다양한 종류의 용매간에 간단한 확산이 발생할 수 있습니다. 반대로 삼투는 유사한 용매와 생물학적 시스템 사이에서만 발생할 수 있습니다. 이 용매는 일반적으로 물입니다.
-단순 확산에서는 입자가 모든 방향으로 분포하고, 삼투에서는 분자의 흐름이 기본적으로 동일한 방향으로 진행됩니다.
-단순 확산 과정은 중지하거나 되돌릴 수 없습니다. 대신 사용 가능한 물이 적은 멤브레인 측면에 추가 압력이 가해지면 삼투를 중지하거나 역전시킬 수 있습니다.
참고 문헌
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