A difusão é um processo de transporte passivo. O que é exatamente a difusão, onde ela ocorre na biologia e de quais fatores ela depende, explicamos para você aqui no artigo.

A difusão (lat. difusre = spread out) é um processo passivo que descreve a tendência das partículas de se espalharem uniformemente em uma sala . Desta forma, após um certo tempo, duas substâncias diferentes são sempre completamente misturadas (equalização de concentração). O princípio da difusão aplica-se tanto à mistura de gases quanto a líquidos, razão pela qual a expressão “distribuição uniforme no espaço” não deve ser interpretada de forma muito restrita. Em princípio, a difusão ocorre em todos os lugares.

A difusão é o movimento passivo de partículas ao longo de um gradiente de concentração . Isso acaba levando a uma equalização das concentrações. A lei física que descreve a difusão é  o movimento browniano . A difusão é um processo de transporte passivo que não requer energia.

Difusão simplesmente explicada

A difusão é a mistura independente de partículas de diferentes substâncias. Geralmente são gases ou líquidos. As partículas são distribuídas uniformemente. Isso compensa as diferenças de concentração. Nenhuma energia é necessária aqui, uma vez que a difusão é um processo de transporte passivo . Portanto, isso ocorre apenas devido ao movimento próprio das partículas .

Você encontra difusão na vida cotidiana , por exemplo, quando você infunde seu chá: Após um curto período de tempo, a água adquire o sabor do seu tipo de chá. O fenômeno ocorre através do movimento uniforme das respectivas moléculas. Definição

A difusão (do latim difusre para “espalhar”, “derramar”) é um processo de transporte físico passivo que leva a uma equalização da concentração de líquidos ou gases sem gasto de energia. A força motriz da difusão é o movimento das partículas (movimento molecular browniano). 

O motivo da difusão é o chamado ” passeio aleatório ” das partículas, que também pode ser traduzido como “movimento aleatório”. Você tem que saber que átomos e moléculas estão sempre se movendo no nível molecular. Quanto mais quente a temperatura ambiente, mais rápido as partículas se movem. Neste contexto também é mencionado pelo movimento browniano da molécula falado (em homenagem ao descobridor Robert Brown). Somente a uma temperatura em torno de -273,15 *C, zero absoluto, as partículas param de se mover. Todo mundo certamente já experimentou a influência da temperatura na mistura de duas substâncias ao cozinhar: Tudo é mais fácil de dissolver em água quente do que em água fria.

A ilustração à esquerda mostra a mistura de duas substâncias diferentes (gasosas) como parte da difusão. Todas as partículas se movem aleatoriamente e aleatoriamente em todas as direções possíveis As partículas colidem com outras partículas, causando constantes mudanças de direção.
A longo prazo, esses movimentos não direcionados das partículas levam a uma equalização das concentrações de ambas as substâncias, pois além dos impactos de mudança de direção, não há interação direta entre as partículas. Cada partícula, vista por si só, move-se de forma independente e aleatória no espaço, com o resultado de que a mistura ocorre ao longo do tempo.

A difusão é um processo estocástico e, portanto, pode ser descrita usando a teoria da probabilidade. Com as variáveis ​​correspondentes, pode-se, portanto, calcular quanto tempo leva para as duas substâncias se misturarem completamente. 

O que é difusão?

Difusão significa que as partículas dissolvidas são distribuídas uniforme e espontaneamente em um solvente. O movimento uniforme das partículas (movimento próprio) é chamado de movimento browniano 

A difusão é, portanto, um processo passivo que ocorre naturalmente . Ele continua até que o mesmo número ou concentração de partículas ocorra em todos os lugares. Há então um estado de equilíbrio.

Cuidado! No entanto, o equilíbrio não significa que as partículas não se movem mais. No geral, não há alteração na condição geral. No entanto, as partículas ainda estão se movendo. 

exemplo de difusão 

Você pode observar o fenômeno de difusão adicionando uma gota de tinta ou outra solução de corante a um copo de água.

Depois de algum tempo, a água assume uma cor azul uniforme porque as moléculas de corante são distribuídas na água. Você nunca observará que uma única mancha de tinta permanece. Uma solução colorida sempre se desenvolve ao longo do tempo.

Aliás, a mesma coisa acontece com um saquinho de chá em água quente . Moléculas de fragrâncias que são liberadas em velas perfumadas ou perfumes , por exemplo , também são distribuídas por toda a sala ao longo do tempo. É por isso que você percebe o respectivo cheiro em todos os lugares depois de um tempo. 

A difusão também é um importante processo de transporte para o seu corpo e ocorre, por exemplo, durante as trocas gasosas nos pulmões . 

Velocidade de difusão

A velocidade de difusão significa quão rápido as partículas se movem até que a concentração se iguale. Depende de vários fatores:

  • diâmetro das moléculas/íons,
  • temperatura _
  • a diferença de concentração
  • e a distância a ser percorrida 

Diâmetro das moléculas/íons

Um fator importante é o tamanho, ou seja, o diâmetro das moléculas ou íons envolvidos. A regra aqui é que partículas menores geralmente se movem mais rápido que as maiores. 

temperatura da solução 

A temperatura também tem uma grande influência na taxa de difusão: quanto maior a temperatura, mais rápido as partículas se movem. Quanto mais rápido chega a um estado de equilíbrio.

Um saquinho de chá, por exemplo, precisa ficar de molho em água fria por muito tempo, enquanto em água quente pode ser saboreado após alguns minutos.

diferenças de concentração

As diferenças de concentração também desempenham um papel, porque quanto maior a diferença entre as concentrações, mais rápido o processo de difusão.

Se você colocar muita tinta em um copo de água, obterá rapidamente uma solução uniformemente colorida. Por outro lado, se você colocar pouca tinta na água, levará muito mais tempo para a solução colorir uniformemente. 

distância 

A distância a ser percorrida também é importante para a taxa de difusão . O seguinte se aplica aqui: quanto maior a distância, mais demorada é a difusão. 

Uma substância pode ser transportada dentro da célula do corpo em alguns milissegundos por difusão, por exemplo. Um transporte com uma distância de centímetros, por outro lado, pode levar várias horas. Isso também deixa claro que a difusão não pode ser suficiente como o único mecanismo de transporte para o nosso corpo. 

O que é uma difusão em biologia?

Na biologia, a difusão do mecanismo de transporte passivo é muito comum. Todas as células eucarióticas procarióticas possuem biomembranas que ligam organelas celulares específicas ou as próprias células. Isso cria áreas definidas, os chamados compartimentos.

As substâncias podem agora ser transportadas entre as áreas por difusão através das biomembranas. Nenhuma energia é necessária para isso, o que é obviamente vantajoso para o nosso corpo, pois pode ‘economizar’ a energia para isso, por assim dizer. 

Claro, a difusão aqui também depende da permeabilidade da membrana:

  • A biomembrana só é permeável a certas substâncias (pequenas moléculas como ureia ou gases). 
  • No entanto, eles não podem passar por outras substâncias. São, por exemplo, moléculas maiores (açúcar ou aminoácidos) ou partículas carregadas (íons).

Você também chama isso de permeabilidade seletiva 

Já sabia? A troca gasosa de oxigênio (O 2 ) e dióxido de carbono (CO 2 ) nos pulmões – mais precisamente nos alvéolos – ocorre por difusão. 

Em geral, ao difundir através de membranas biológicas, você pode escolher entre

  • simples
  • difusão facilitada . 

Difusão fácil

Uma difusão simples é que certas moléculas podem passar pela membrana sem problemas. Isso é ou

  • gases como oxigênio ou dióxido de carbono
  • ou moléculas pequenas ou não polares, como ureia ou água.

Eles podem atravessar facilmente a bicamada fosfolipídica até que as mesmas concentrações estejam presentes em ambos os lados da membrana.

O seguinte se aplica aqui: Quanto mais solúvel em gordura (hidrofóbica/lipofílica) for uma molécula, mais rápido ela pode penetrar na bicamada lipídica hidrofóbica. 

Difusão facilitada

A difusão facilitada , por outro lado , também permite que moléculas maiores ou carregadas passem pela membrana. Por exemplo: 

  • aminoácidos
  • íons
  • moléculas de açúcar

Para este fim, certas proteínas são armazenadas na membrana, que você pode chamar de proteínas de canal ou transportadoras. Eles facilitam a difusão dessas substâncias pela biomembrana.

Cuidado! Aqui, também, o transporte ocorre passivamente com o gradiente de concentração. Ao contrário do transporte ativo, não é necessária energia . 

Difusão e Osmose

A osmose é um caso especial de difusão. É, portanto, também um processo de transporte passivo. No entanto, o próprio solvente , geralmente água, flui aqui e não as partículas dissolvidas.

Uma membrana pode ou não estar envolvida na difusão. Isso é diferente com a osmose: aqui está sempre envolvida uma membrana, que separa dois compartimentos um do outro. É permeável ao solvente (água), mas não ao soluto. No caso da biomembrana, a água pode passar através da membrana por difusão simples ou facilitada através de certas proteínas de canal (aquaporinas). 

O seguinte se aplica à osmose: a água se difunde do compartimento onde está mais concentrada (menor concentração de partículas) para o compartimento onde sua concentração é menor (maior concentração de partículas). Em contraste com a difusão, não são as partículas que se movem aqui, mas o solvente, até que as concentrações da substância em ambos os lados estejam equilibradas. 

Você pode descobrir mais sobre osmose e onde você a encontra na vida cotidiana em nosso vídeo extra! Fique à vontade para parar!

A Teoria da Difusão

A difusão é baseada em moléculas colidindo aleatoriamente e, assim, mudando sua direção. Isso acontece por causa de seu movimento térmico desordenado. As partículas às vezes são empurradas em uma direção e depois na outra. Se as partículas são distribuídas de forma desigual, estatisticamente mais partículas se movem da área com alta densidade de partículas (= concentração) para a área com baixa densidade de partículas. A probabilidade de que duas partículas se encontrem e, portanto, mudem de direção é maior. Isso resulta em um transporte de massa macroscópico, que chamamos de difusão. Este processo também pode ser observado ao nível microscópico.

Em um certo ponto, há um equilíbrio de concentração. As partículas são distribuídas uniformemente no espaço. Fala-se então de um equilíbrio termodinâmico .  

Exemplos de difusão

Um exemplo popular, que também é frequentemente mostrado em sala de aula, é espalhar tinta em um copo de água. Se você colocar tinta na água, a água fica uniformemente azul. As partículas de tinta se movem aleatoriamente na água e depois de alguns minutos se espalham pela sala. Observe que as partículas não param de se mover depois disso. Você simplesmente não pode mais ver com seus olhos

O mesmo acontece com um saquinho de chá na água. Tanto a cor quanto o sabor do chá se difundem na água.

Mas não é só na água que as partículas podem se espalhar. As velas perfumadas são um exemplo da propagação de partículas no ar. Quando a vela é acesa, a cera é aquecida. As moléculas de cheiro começam a se mover mais rápido e se espalhar mais rapidamente em seu ambiente. Depois de alguns minutos você pode sentir o cheiro. 

Um exemplo no corpo humano é a troca gasosa nos pulmões. Lá, o oxigênio se difunde dos alvéolos para o sangue.

O que é difusão em biologia/citologia? (qual palavra-chave se encaixa melhor?)

Na biologia, a difusão é usada como meio de transporte . As biomembranas limitam o célula para fora. Eles também podem formar os chamados compartimentos nas células. As biomembranas regulam quais substâncias entram no célula ou organela celular entram e quais podem sair dela. 

Como a maioria das biomembranas é semipermeável , algumas partículas podem atravessar a membrana celular por difusão. Não são necessárias mais proteínas de transporte para isso. Isso acontece passivamente ao longo de um gradiente de concentração. 

Pequenas moléculas lipofílicas podem Biomembrana difuso. Exemplos de pequenas moléculas lipofílicas são dióxido de carbono, álcool e ureia.

Moléculas gasosas também podem Biomembrana cruzar. Exemplos de moléculas gasosas são oxigênio e nitrogênio.

Por causa da bicamada lipídica, é muito difícil para moléculas hidrofílicas que Biomembrana atravessar sem ajuda. Para que moléculas hidrofílicas e grandes sobre o Biomembrana pode ser transportado, necessita-se de proteínas de transporte.

Se for uma questão de transporte de massa contra o gradiente de concentração, é necessária energia. Um fala de transporte ativo. No entanto, também é possível que proteínas de canal ou proteínas de túnel facilitem a difusão . Há, portanto, um transporte passivo ao longo do gradiente de concentração com a ajuda de proteínas de transporte. Este tipo de transporte de massa é chamado de difusão facilitada . 

O que se entende por osmose?

Um caso especial de difusão é a Osmose, que desempenha um papel central nas células vegetais.

No Osmose é uma equalização de concentração entre dois, por um Biomembrana delimitados, compartimentos. É crucial que apenas o solvente Biomembrana pode atravessar. As partículas dissolvidas não podem fazer isso. Isso leva à equalização da concentração à medida que o solvente “muda de lado”. 

Um exemplo para ilustrar:

Suponhamos que, por um lado, oBiomembrana(K1) 5 partículas de uma substância são dissolvidas em 1L de água (o solvente). Do outro lado (K2) 10 partículas são dissolvidas na mesma quantidade de água. A concentração das partículas é menor em K1 do que em K2. Como as partículas não podem atravessar a membrana, nenhuma transferência de massa pode ocorrer com a ajuda da difusão normal. No entanto, o solvente pode atingir a equalização da concentração fluindo para o lado com a concentração mais alta (de K1 a K2). Isso aumenta a concentração em K1 e diminui em K2 até que o equilíbrio seja alcançado. Em um estado de equilíbrio, a concentração é a mesma em ambos os lados e o volume mudou. A proporção de partículas não mudou em nenhum dos lados.

Assim como com a difusão é a Osmose um mecanismo de transporte passivo que não requer energia adicional. 

Exemplos de osmose em citologia

Existem três maneiras de descrever a concentração da substância em compartimentos separados por uma biomembrana: hipertônica, isotônica e hipotônica . 

Quando uma solução é hipertônica, ela contém mais partículas do que a solução do outro lado da biomembrana. Por outro lado, uma solução é hipertônica se tiver uma concentração de partículas menor do que a solução de referência. Se a concentração da substância está em equilíbrio, fala-se de uma razão isotônica.  

Assim, a água sempre flui de uma solução hipotônica para uma solução hipertônica!

Como um exemplo de células animais em que o Osmose cruciais são os glóbulos vermelhos . Os glóbulos vermelhos normalmente nadam no sangue. O sangue é uma solução aquosa que contém não apenas células, mas também sais e proteínas.

A água pura é hipotônica em comparação com o citoplasma das células do sangue. Se você alimentar a corrente sanguínea com água normal, por exemplo, através de uma infusão, a água fluiria para as células sanguíneas. As membranas celulares dos glóbulos vermelhos não aguentavam a pressão do influxo de água e se romperiam. 

Por outro lado, também pode ter consequências graves. Se uma solução salina altamente concentrada fosse introduzida na corrente sanguínea, a água vazaria dos glóbulos vermelhos. As células sanguíneas perdem sua forma típica de disco e não podem mais transportar oxigênio. 

Você já colocou uma alface ou cenoura mole na água? Eles definitivamente não estouram. Pelo contrário, eles ficam crocantes novamente. Então, o que é diferente?  

As células vegetais têm uma espessura parede celular. Isso regula a quantidade de água que pode ser absorvida do lado de fora para o vacúolo da planta. O vacúolo é como um balão. Se o vacúolo estiver cheio de água,célula abaulamento e o vacúolo pressiona contra o parede celular. Essa pressão é chamada de tugor. Um gordo célula é chamado túrgido  e o processo é chamado de deplasmólise . 

O processo inverso, ou seja, a saída de água do célula, é chamado de plasmólise . Durante o escoamento, o vacúolo encolhe e o tugor diminui. O protoplasto (corpo celular) se desprende do parede celular.

As plantas também usam a pressão osmótica para mover a água das raízes para as folhas contra a força da gravidade.

Difusão – as coisas mais importantes em resumo

  • A difusão é o movimento passivo de partículas ao longo de um gradiente de concentração .
  • A difusão, em última análise, leva a uma equalização das concentrações. Esse equilíbrio também é chamado de equilíbrio termodinâmico .
  • A lei física que descreve a difusão é o movimento browniano . 
  • Na biologia, a difusão é usada como um modo passivo de transporte .
  • São proteínas de canal para o cruzamento passivo sobre o Biomembrana usado, fala-se de difusão facilitada .
  • a Osmose é um caso especial de difusão. No Osmose é uma equalização de concentração entre dois, por um Biomembrana delimitados, compartimentos. Apenas o solvente, mas não as partículas dissolvidas, podem fazer isso Biomembrana cruzar. Isso leva à equalização da concentração à medida que o solvente “muda de lado”. 
  • Quando uma solução é hipertônica , ela contém mais partículas do que a solução do outro lado Biomembrana. Por outro lado, uma solução é hipertônica se tiver uma concentração de partículas menor do que a solução de referência. Se a concentração da substância está em equilíbrio, fala-se de uma razão    isotônica  .
  • Quando a água flui para dentro de uma célula vegetal, ela é chamada de deplasmólise . Quando o vacúolo de uma célula vegetal é preenchido com água, ele exerce pressão sobre ela parede celularde – o chamado Tugor . A água sai do célula para fora, o vacúolo encolhe e o corpo celular se contrai. Este processo é chamado de plasmólise .

resumo

  • A difusão descreve o comportamento aleatório das partículas para se distribuir uniformemente no espaço.
  • A difusão aplica-se à mistura de líquidos e gases entre si. No caso de sólidos, a difusão só pode ser observada de forma limitada.
  • A difusão é causada pelo passeio aleatório das partículas. Todas as partículas se movem aleatoriamente no espaço, o que a longo prazo resulta em uma equalização das concentrações de ambas as substâncias.