تفاوت بین انتشار و اسمز

غشاهای بیولوژیکی به عنوان مانع فیزیکی بین محیط درون سلولی موجودات زنده و دنیای بیرونی آنها شناخته می شوند. در حالی که آنها باید در نقطه ای غیر قابل نفوذ باشند، تا اجازه ورود برخی از مواد را ندهند. بدیهی است که آنها باید در برابر برخی از مواد ضروری و مواد مغذی نفوذپذیر باشند تا به آنها اجازه ورود و خروج از سلول را بدهند.

در این مقاله، ما دو نوع مکانیسم انتقال در غشاهای بیولوژیکی را بررسی خواهیم کرد، یعنی انتشار و اسمز. همچنین تفاوت بین انتشار و اسمز را با جزئیات خواهیم دید.

انتشار چیست؟

انتشار غیرفعال نیز نامیده می شود، نوعی فرآیند انتقال است که به مولکول های کوچک محلول در چربی (لیپوفیل) اجازه می دهد تا به راحتی وارد سلول شوند و از آن خارج شوند. این امکان پذیر می شود زیرا معمولاً غشای سلولی موجودات زنده توسط نیروهای ضعیفی نگه داشته می شود که به این مولکول ها اجازه می دهد از داخل به خارج حرکت کنند و بالعکس.

• یکی از محرک های اصلی که انتشار در سلول ها را ممکن می کند، تفاوت در غلظت در هر طرف یک غشای بیولوژیکی است. این به عنوان گرادیان غلظت یا گرادیان شیمیایی نامیده می شود.
• حرکت مواد از ناحیه ای با غلظت زیاد (آن مولکول یا ماده) به ناحیه ای با غلظت نسبتاً کمتر است.
• انتشار نیازی به غشای نیمه تراوا ندارد.

ظاهراً دو نوع انتشار وجود دارد: غیرفعال و تسهیل شده.

• انتشار غیرفعال نوعی انتشار است که در طول انتقال از غشای نیمه تراوا به کانال های پروتئینی نیاز ندارد.
• از سوی دیگر، انتشار تسهیل شده نوعی انتشار است که برای رخ دادن آن نیازمند حضور پروتئین‌ها (یا پروتئین‌های حامل یا پروتئین‌های کانالی) است. با این حال، این پروتئین ها از ATP در فرآیند استفاده نمی کنند.

چرا مهم است؟

انتشار تقریباً بر هر جنبه ای از زیست شناسی تأثیر می گذارد و آن را به یکی از مهم ترین فرآیندهای زندگی در موجودات تبدیل می کند. موجودات زنده از انتشار برای تسهیل حمل و نقل مواد در فواصل کوتاه استفاده می کنند. گذشته از آن، این فرآیند بسیار پایدار است زیرا برای تحقق آن نیازی به انرژی نیست.

مثال

در موجودات زنده، فرآیند انتشار کاملاً گسترده است و تقریباً در همه سلول ها اتفاق می افتد. در زیر برخی از این نمونه ها آمده است:

1. گیاهان
فرآیندهای انتشار زیادی در گیاهان رخ می دهد که یکی از آنها در هنگام تبادل گاز است. گیاهان از انتشار برای تسهیل ورود دی اکسید کربن به برگ ها برای فتوسنتز استفاده می کنند.
ابتدا مولکول های دی اکسید کربن از طریق منافذ مختلف برگ ها به نام روزنه به داخل منتشر می شوند. پس از آن، فضاهای هوای داخل برگ ها با بخار آب پر می شود.
این فرآیند به شدت به عوامل مختلف محیطی مانند نور و رطوبت وابسته است.

2. حیوانات
انتشار نیز در سلول های حیوانی به روش های مختلفی رخ می دهد – یا برای تسهیل ورود مولکول ها به سلول ها یا خروج مواد زائد از آنها.
به عنوان مثال، در طول هضم، مولکول های غذا مانند اسیدهای آمینه و قندها در یک گرادیان غلظت حرکت می کنند تا از روده ها به جریان خون منتقل شوند.
مثال دیگر انتشار مواد زائد مانند اوره از سلول های بدن به خون است.

اسمز چیست؟

تعریف اسمز بسته به دو دیدگاه برای مشاهده آن می تواند متفاوت باشد. به عنوان مثال، اسمز حرکت آب از غلظت املاح کمتر به محل با غلظت بالاتر است. به عبارت دیگر می تواند به معنای حرکت آب از منطقه ای با غلظت آب بیشتر به منطقه ای با غلظت کمتر باشد.

• توجه به این نکته مهم است که اسمز فقط در سراسر غشاهای نیمه تراوا رخ می دهد و به شدت به کاهش انرژی آزاد حلال های درگیر وابسته است.
• علاوه بر این، به عوامل دیگری مانند پتانسیل املاح، و تعداد ذرات املاح محلول نیز وابسته است.

نیروی اصلی تنظیم کننده چنین فرآیندی فشار اسمزی نامیده می شود. فشار اسمزی برای متوقف کردن جریان آب در سراسر غشا به منظور جداسازی محلول‌ها با غلظت‌های مختلف مورد نیاز است.

چرا مهم است؟

درست مانند انتشار، اسمز در موجودات زنده بسیار مهم است زیرا توزیع ترکیبات مورد نیاز و همچنین خروج مواد زائد از سلول ها را تسهیل می کند. بدون این فرآیند برای تنظیم همه چیز، مواد ضروری برای زندگی به سادگی وارد یا خارج از سلول ها می شوند که منجر به شکست بیولوژیکی بالقوه می شود.

مثال

در واقع نمونه های زیادی از فرآیندهای اسمزی در سیستم های بیولوژیکی وجود دارد. در زیر نمونه هایی از فرآیندهای اسمزی که در سلول های گیاهی و جانوری رخ می دهند، آورده شده است:

1. گیاهان
فرآیند اسمز برای گیاهان آوندی بسیار ضروری است و شاید یکی از محرک های اصلی تکامل آنها به خشکی باشد.
ریشه‌های این گیاهان ابتدا آب و مواد معدنی را از خاک جذب می‌کنند و فرآیند اسمز به آن‌ها اجازه می‌دهد تا از طریق آوند چوبی بافت حمل‌ونقل به سمت گیاه حرکت کنند.
یکی دیگر از فرآیندهای اسمزی در گیاهان، تعرق مولکول های آب از طریق تبخیر آنها از برگ ها است.

2. حیوانات
به عنوان مثال، در انسان، یکی از راه‌ها فرآیند تمرکز ادرار است. این کار با حرکت آب از فیلتر خون آغاز می شود که منجر به تشکیل ادرار در سراسر لایه سلول های اپیتلیال در لوله ها (در کلیه) و در نهایت به داخل خون می شود.
اگر تصادفاً این فرآیند اتفاق نیفتد، یک فرد متوسط مجبور است روزانه چندین لیتر ادرار کند.

تفاوت بین انتشار و اسمز

تفاوت های دیگر

همانطور که قبلا ذکر شد، انتشار و اسمز هر دو از طریق انتقال غیرفعال اتفاق می‌افتند. به این معنی که برای هدایت آنها به انرژی اضافی نیاز نیست و آنها به سادگی شامل حرکت ذرات از غلظت بالاتر به غلظت کمتر هستند.
جدای از مواردی که قبلاً گفته شد، یکی از تفاوت های عمده بین این دو نوع، محیطی است که این فرآیندها در آن اتفاق می افتد. از یک طرف، انتشار در هر محیطی، اعم از جامد، مایع یا گاز اتفاق می افتد، در حالی که اسمز فقط در یک محیط مایع می تواند اتفاق بیفتد.
علاوه بر این، هدف از انتشار رسیدن به تعادل در غلظت انرژی در سیستم بیولوژیکی است. از طرف دیگر اسمز مستلزم تعادل غلظت املاح بین محیط درون سلولی و محیط بیرونی آن است.