Анимация диффузии!

Одним из важнейших процессов в биологии является диффузия, перемещение частиц из области высокой концентрации в область низкой. Этот процесс пассивен, то есть клетка не расходует энергию.

Итак, как же работает диффузия?

Мы рассмотрим простую диффузию через фосфолипидный бислой мембраны, показанную здесь. Обратите внимание, что с одной стороны мембраны у нас высокая концентрация кислорода, а с другой — низкая. Даю вам секунду подумать над вопросом: в каком направлении будет двигаться кислород? Выдвиньте гипотезу.

Если вы сказали, что он будет двигаться вниз, к области низкой концентрации, вы правы. В целом, молекулы перемещаются из областей высокой концентрации в области низкой концентрации. Другими словами, они перемещаются ВНИЗ ПО ГРАДИЕНТУ СВОЕЙ КОНЦЕНТРАЦИИ.

Но почему они это делают? Ответ немного сложнее. Хотя мы иногда прибегаем к аналогиям и говорим, что молекулы «хотят» двигаться от высокой концентрации к низкой или что им «нравится» иметь личное пространство и рассредоточиваться, чтобы не сталкиваться с другими молекулами, на самом деле молекулы ничего не «любят» и не «хотят».

Наоборот, диффузия происходит потому, что молекулы находятся в постоянном хаотичном движении. Вот модель, которая это иллюстрирует. Взгляните на неё.

Обратите внимание, что молекулы движутся хаотично во всех направлениях, но в целом они перемещаются от высокой концентрации к низкой, отскакивая друг от друга, пока концентрации по обе стороны мембраны не станут примерно равными. Таким образом, суммарное движение происходит от высокой концентрации к низкой до достижения равновесия. Равновесие наступает, когда концентрации по обе стороны мембраны равны. Но обратите внимание, что движение продолжается даже после достижения равновесия. Поэтому мы иногда называем это динамическим равновесием. Молекулы продолжают двигаться, но нет суммарного движения в каком-либо определённом направлении.

Теперь давайте рассмотрим модель действительно важного применения диффузии в реальной жизни: поддержания вашей жизнедеятельности путём доставки кислорода в кровь. Сделайте глубокий вдох, и мы посмотрим, что происходит в ваших лёгких в результате этого.

Когда вы вдыхаете, кислород поступает в лёгкие, создавая высокую его концентрацию в лёгочной ткани. Этот кислород затем может диффундировать в кровь, где его захватывают эритроциты, которые переносят кислород. Это гарантирует, что вдыхаемый вами кислород может продолжать диффундировать по градиенту концентрации (от высокого к низкому) в кровоток, поддерживая вашу жизнь.

Источник:
Музыка: https://www.bensound.com/
Лёгкие с Pixabay: https://pixabay.com/videos/lungs-anat...