Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

5.5: 扩散
目录

JoVE Core
Biology
Education
扩散
 

文字本

5.5: 扩散

扩散是物质沿着浓度梯度的被动运动,不需要消耗细胞能量。物质,如分子或离子,在胞质或细胞膜上从高浓度扩散到低浓度。最终,浓度会趋于平衡,物质会随机移动,但不会引起浓度的净变化。这种状态被称为动态平衡,它对维持生物体的整体稳态至关重要。

扩散依赖的生物过程

扩散在生物过程中起着不可分割的作用,如呼吸,生物体与环境交换气体的过程。吸入空气后,人肺的肺泡、气囊中的氧浓度高于血液中的氧浓度。因此,氧气会沿着浓度梯度扩散到血液中。为了进入人体组织,血液中携带的氧气和其他营养物质必须沿着浓度梯度扩散到组织中。二氧化碳等代谢废物从组织扩散到毛细血管,二氧化碳浓度低于人体组织内的二氧化碳浓度。携带二氧化碳的血液随后被泵送到肺中,二氧化碳很容易扩散到肺泡中,其浓度比血液低。然后二氧化碳从肺泡中呼出体外。

扩散也负责植物体内的气体交换。光合作用所需的二氧化碳通过气孔上的小气孔扩散到空气中的植物叶片。相反,光合作用的副产品产生的氧气通过气孔从叶片扩散到空气中。

扩散率

温度、分子质量、溶剂密度、溶解度和分子浓度梯度大小等因素影响扩散速率。例如,在溶液中,每种物质都有自己的浓度梯度,它独立于其他物质的浓度梯度。腔室之间的浓度差越大,扩散速度越快。因此,系统越接近平衡,扩散速度越慢。

膜的扩散速率主要取决于分子的相对疏水性。特别是,脂溶性和非极性分子越多,它们越容易通过膜扩散。这包括小的气体,如氧气和二氧化碳,以及更大的物质,如维生素。其他不带电但极性很强的分子,如水和较大的分子,如葡萄糖会通过,尽管速度要慢得多。相反,带电离子和非脂溶性蛋白质无论大小都会被脂质双层排斥,需要通过其他机制进行交叉。

简单扩散与促进扩散

简单的扩散发生在物质能够在没有帮助的情况下沿着浓度梯度直接扩散穿过膜的时候。然而,当物质需要使用膜包埋的运输蛋白来穿过膜而不消耗能量时,促进了扩散。


Suggested Reading

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter