Диффузия биологических систем

Диффузия
Процесс, в результате которого газ из области более высокой концентрации стремится в область, где концентрация его мала.
Стенка альвеолы состоит из одного слоя клеток и густо оплетена капиллярами, а стенки этих сосудов тоже состоят из одного слоя клеток. Все это создает отличные условия для проникновения газов.
Диффузия играет важную роль в процессах жизнедеятельности клеток и тканей животных и растений (например, Диффузия кислорода из лёгких в кровь и из крови в ткани, всасывание продуктов пищеварения из кишечника, поглощение элементов минерального питания клетками корневых волосков, Диффузия ионов при генерировании биоэлектрических импульсов нервными и мышечными клетками).

Диффузия ионов через клеточные мембраны
Диффузия ионов через клеточные мембраны — один из физических факторов, влияющих на избирательное накопление элементов в клетках организма. Проникновение растворенного вещества в клетку может быть выражено законом Фика, в котором значение коэффициента Диффузия заменено коэффициентом проницаемости мембраны, а градиент концентрации — разностью концентраций вещества по обе стороны мембраны.

Простая диффузия
Простая диффузия — свободное перемещение молекул и ионов в направлении градиента их химического (электрохимического) потенциала (так могут перемещаться лишь вещества с малыми размерами молекул, например вода, метиловый спирт)

Ограниченная диффузия
Ограниченная диффузия, когда мембрана клетки заряжена и ограничивает Диффузия заряженных частиц даже малого размера (например, слабое проникновение в клетку анионов)

Облегченная диффузия
Облегченная диффузия — перенос молекул и ионов, самостоятельно не проникающих или очень слабо проникающих через мембрану, др. молекулами («переносчиками»); так, по-видимому, проникают в клетку сахара и аминокислоты.

Обменная диффузия
Через мембрану, вероятно, могут диффундировать и переносчик, и комплекс переносчика с веществом. Перенос вещества, определяемый градиентом концентрации переносчика, называется обменной Диффузия; такая Диффузия отчётливо проявляется в экспериментах с изотопными индикаторами.

Осмос
Самопроизвольный перенос растворителя через полупроницаемую мембрану, не пропускающую растворенное вещество, и разделяющую два раствора одного и того же вещества с различными концентрациями, либо чистый растворитель и раствор. Осмос приближает систему к равновесию в результате выравнивания концентраций по обе стороны перегородки - растворитель диффундирует в направлении от разбавленного раствора или чистого растворителя к более концентрированному раствору.

Различную концентрацию веществ в клетке и окружающей её среде нельзя объяснить только Диффузией их через мембраны за счёт имеющихся электрохимических и осмотических градиентов. На распределение ионов влияют также процессы, которые могут вызывать перераспределение веществ против их электрохимического градиента с затратой энергии, — так называемый активный транспорт

Значение диффузионных процессов
Диффузия играет важную роль в различных областях науки и техники, в процессах, происходящих в живой и неживой природе. Диффузия оказывает влияние на протекание или определяет механизм и кинетику химических реакций, а также многих физико-химических процессов и явлений: мембранных, испарения, конденсации, кристаллизации, растворения, набухания, горения, каталитических, хроматографических, люминесцентных, электрических и оптических в полупроводниках, замедления нейтронов в ядерных реакторах и т.д. Большое значение имеет диффузия при образовании на границах фаз двойного электрического слоя, диффузиофорезе и элекрофорезе, в электрохимических методах анализа и процессах, в фотографических процессах для быстрого получения позитивного изображения и др.

Роль диффузии в природе
Поддерживает однородный состав атмосферного воздуха вблизи поверхности земли
Питание растений
Дыхание животных и человека