انتشار بسيط: عملية وأمثلة - مادة الاحياء - 2025

و نشر بسيط هو العملية المادية التي يتم من خلالها نقل المواد من منطقة حيث تتركز بشدة لك المناطق التي يكون فيها تركيز المادة أقل. الانتشار البسيط هو عملية عفوية لا تتطلب طاقة ، ولكن يتم تعزيزها من خلال تدرج تركيز.

المواد المذابة تسمى المذابات ، وهي تتحرك من خلال محلول (أو غاز) بحركات عشوائية. تُعرَّف الحركة العشوائية بأنها حركة تحدث بالصدفة ، حيث لا يوجد ترتيب أو نظام منتظم تتغير بواسطته حركات الجسيمات في محلول أو غاز.

انتشار بسيط

إذا كانت الجزيئات صغيرة بما يكفي ، يمكن أن يحدث هذا الانتشار البسيط عبر أغشية الخلايا ، بين الفوسفوليبيدات الفردية التي تتكون منها. يمكن أن تكون الأغشية منفذة أو غير منفذة أو شبه منفذة.

الغشاء المنفذ هو الغشاء الذي يسمح بمرور أي مادة ، والغشاء غير المنفذ لا يسمح بمرور أي مادة ، والغشاء شبه المنفذ يسمح فقط لمواد معينة بالمرور.

عملية انتشار بسيطة

يتم تنفيذ الانتشار البسيط من خلال إجراءات الروابط الهيدروجينية التي تتكون بين جزيئات الماء والمواد المذابة فيه. تتحرك جزيئات الماء بشكل عشوائي وتحيط في النهاية بالجزيئات الذائبة الفردية ، مما يزيد من فرصة تكوين روابط هيدروجينية.

وهكذا ، إذا تم صنع خليط من مادة ما في الماء ، فإن المادة في البداية ستتركز في مكان واحد ، المكان الأول. في ذلك الوقت يكون تدرج التركيز مرتفعًا جدًا.

مع مرور الوقت تتحرك الجزيئات وتتصادم مع بعضها البعض. هذه الحركة تعزز تكوين الروابط بين الجسيمات المذابة والمذيب. ومع ذلك ، فإن هذه الروابط تنكسر بسرعة لأنها ضعيفة للغاية وهذه هي الخاصية التي تسمح لها بالتوزيع في جميع أنحاء الفضاء حتى يتم الوصول إلى التوازن.

عند هذه النقطة ، حيث يتم توزيع المذاب بشكل موحد في جميع أنحاء المحلول ، تنتهي قوة تدرج التركيز.

أمثلة انتشار بسيطة

تبادل الغازات في الجهاز التنفسي

في الجهاز التنفسي للحيوانات الرئوية ، يتم تبادل الأكسجين (O2) وثاني أكسيد الكربون (CO2) باستمرار. تمتص الحيوانات الأكسجين وتطرد ثاني أكسيد الكربون عن طريق الانتشار البسيط.

في الرئتين يكون تركيز الأكسجين أعلى منه في الدم ، لذلك هناك تدرج تركيز بين هاتين المنطقتين ، وهذا يؤدي إلى انتشار الأكسجين من الرئتين إلى الدم المراد تعزيزه.

وبالمثل ، نظرًا لوجود جزيئات ثاني أكسيد الكربون في الدم أكثر من الرئتين ، فإنها تميل إلى الانتقال من الدم إلى الرئتين.

نثر الشاي في ماء ساخن

عندما يتم تخمير كوب من الشاي في البداية ، لا يوجد سوى الماء الساخن دون أي مذاب. عن طريق وضع كيس الشاي في الماء الساخن ، يبدأ في إطلاق جزيئات الشاي من الكيس - حيث يوجد تركيز أعلى من الشاي - في الماء ، حيث يكون تركيز الشاي أقل.

حركة الجزيئات مفضلة من خلال التدرج التركيز الأولي للشاي. في النهاية ، يؤدي انتشار الشاي إلى تساوي التركيزات في جميع أنحاء الكوب ويصبح المحلول متجانسًا (يبدو كل شيء بنفس اللون). في هذه المرحلة ، لم يعد هناك تدرج تركيز.

الاختلافات بين الانتشار البسيط والانتشار الميسر

- في الانتشار البسيط ، تعبر الجسيمات غشاء الخلية بحرية ، دون "مساعدة" الهياكل الأخرى. في المقابل ، في الانتشار الميسر ، يتم نقل الجزيئات عبر قنوات بروتينية صغيرة تعبر الغشاء بأكمله.

- الانتشار البسيط أبطأ من الانتشار الميسر.

- لا يقتصر الانتشار البسيط على المادة المذابة ، بل يجب أن تكون الجسيمات المراد نقلها كارهة للماء حتى تتمكن من عبور غشاء الخلية دون مشكلة. على النقيض من ذلك ، يتم نقل المذابات المحددة في الانتشار الميسر

- لا يمكن منع الانتشار البسيط ، بينما يمكن منع الانتشار الميسر بواسطة جزيئات معينة ترتبط بقنوات النقل.

- الانتشار البسيط هو دائمًا عملية سلبية ، أي أنه لا يتطلب الطاقة من ATP. في المقابل ، يمكن أن يكون الانتشار الميسر آلية نشطة أو سلبية ، اعتمادًا على ما إذا كان يتطلب طاقة ATP أم لا.

- في الانتشار البسيط ، تتحرك المواد دائمًا لصالح تدرج تركيزها. على العكس من ذلك ، في الانتشار الميسر ، تمر المواد عبر الغشاء مقابل تدرج تركيزه أو لصالحه.

- يسمح الانتشار البسيط بمرور الجزيئات الصغيرة وغير القطبية (الكارهة للماء) ، بينما يسمح الانتشار الميسر بمرور الجزيئات الكبيرة والقطبية (المحبة للماء).

الاختلافات بين الانتشار البسيط والتناضح

- يشير الانتشار البسيط إلى حركة أي مادة كدالة لتدرج تركيزها ؛ من ناحية أخرى ، يشير التناضح حصريًا إلى حركة الماء كدالة لإمكاناته المائية.

- يحدث الانتشار البسيط في السوائل الصلبة والغازات. على العكس من ذلك ، يمكن أن يحدث التناضح فقط في وسط سائل.

- لا يتطلب الانتشار البسيط غشاء شبه منفذ ، بينما التناضح هو عملية تحدث من خلال غشاء شبه منفذ.

- يساعد الانتشار البسيط على معادلة تركيزات المواد المذابة في المساحة المتاحة. لا يفضل التناضح المساواة في تركيز الماء على جانبي الغشاء شبه النافذ.

- يمكن أن يحدث انتشار بسيط بين أنواع مختلفة من المذيبات. في المقابل ، يمكن أن يحدث التناضح فقط بين المذيبات المماثلة والأنظمة البيولوجية. هذا المذيب هو الماء بشكل عام.

- في الانتشار البسيط ، يتم توزيع الجسيمات في جميع الاتجاهات ، في التناضح يكون تدفق الجزيئات في الأساس في نفس الاتجاه.

- لا يمكن إيقاف أو عكس عملية الانتشار البسيطة. بدلاً من ذلك ، يمكن إيقاف التناضح أو عكسه إذا تم تطبيق ضغط إضافي على جانب الغشاء حيث يتوفر قدر أقل من المياه.

المراجع

1. ألبرتس ، ب ، جونسون ، أ ، لويس ، ج. ، مورغان ، د. ، راف ، إم ، روبرتس ، ك.والتر ، ب. (2014). البيولوجيا الجزيئية للخلية (الطبعة السادسة). علوم جارلاند.
2. كامبل ، إن وريس ، ج. (2005). علم الأحياء (الطبعة الثانية) تعليم بيرسون.
3. لوديش ، هـ ، بيرك ، أ ، كايزر ، سي ، كريجر ، إم ، بريتشر ، إيه ، بلويج ، إتش ، آمون ، إيه ومارتن ، ك. (2016). بيولوجيا الخلية الجزيئية (الطبعة الثامنة). دبليو فريمان وشركاه.
4. Purves ، W. ، Sadava ، D. ، Orians ، G. & Heller ، H. (2004). الحياة: علم الأحياء (الطبعة السابعة). سيناوير أسوشيتس و دبليو إتش فريمان.
5. سولومون ، إي ، بيرج ، إل ومارتن ، د. (2004). علم الأحياء (الطبعة السابعة) Cengage Learning.
6. ثيبودو ، ب. (2013). التشريح وPhisiology (8 ^عشر). موسبي ، إنك.
7. تورتورا ، جي آند ديريكسون ، ب. (2012). مبادئ علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء (الطبعة 13). شركة John Wiley & Sons Inc.