Descripción general y tipos de difusión ¿Qué es la difusión?

¿Qué es la difusión?

La difusión es el movimiento natural de partículas desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración debido al movimiento molecular aleatorio. En esta definición, preste mucha atención a la palabra natural. La difusión no requiere gasto de energía, el movimiento ocurre naturalmente debido a los principios básicos del movimiento aleatorio de partículas. Observe en la imagen que las partículas están todas en el lado izquierdo al principio, pero con el tiempo se convierte en una cantidad uniforme o una concentración igual de partículas en ambos lados. La concentración es la cantidad de soluto que se disuelve en un solvente. La difusión no solo es un concepto importante utilizado en biología, sino que también es un concepto importante utilizado en química y física.

La difusión es el flujo general de partículas desde áreas de alta concentración a áreas de baja concentración.

En física, la difusión es un concepto clave en termodinámica, ya que la energía térmica hace que las partículas fluyan desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración. Dentro de la química, los sólidos, los líquidos, los gases y cualquier conjunto de densidades moleculares tendrán diferentes velocidades de difusión, lo que afectará la velocidad de las reacciones químicas. En biología, el movimiento de partículas generalmente se realiza a través de una membrana semipermeable, como desde el interior de una célula hacia el exterior de una célula. La difusión en biología incluye el movimiento de partículas y moléculas básicas necesarias para la vida, como el oxígeno, el dióxido de carbono y la glucosa.

Difusión, Osmosis y Transporte Activo

El transporte activo es el proceso de mover partículas de un área de menor concentración a un área de mayor concentración. En otras palabras, es un flujo inverso en comparación con el de difusión y requiere una entrada de energía en el sistema para lograr el movimiento. Por lo tanto, la difusión se considera transporte pasivo y no requiere energía para el movimiento de partículas. La ósmosis es muy similar a la difusión, ya que también se considera un transporte pasivo, pero en el caso de la ósmosis son las moléculas de agua las que se mueven de mayor a menor concentración. En la ósmosis, el movimiento del agua debe ser a través de una membrana o no se considera ósmosis.

Tipos de difusión

La difusión puede ser uno de dos tipos de difusión, difusión simple o difusión facilitada . ¿Qué es la difusión simple y la difusión facilitada?

• La difusión facilitada usa ayuda para mover partículas a través de una membrana semipermeable
• Esta ayuda la proporcionan los canales de proteínas, que son un tipo de puerta o vía a través de la membrana.
• La difusión facilitada solo ocurre si las partículas coinciden con el canal de la proteína, de modo que puedan atravesar la membrana.
• La difusión simple es cuando no se necesita la ayuda de un canal de proteína.
• La difusión simple ocurre directamente a través de la membrana semipermeable.

En la difusión facilitada, las partículas se mueven a través de una membrana con la ayuda de canales de proteínas.

Ejemplos de difusión en células

En las células, las moléculas polares no pueden atravesar la membrana plasmática para entrar o salir de la célula por difusión simple. La capa lipídica que forma la membrana plasmática externa no permitirá el paso de las moléculas polares, independientemente de la diferencia de concentración. Las moléculas polares, como la glucosa y los iones de sodio, requieren una difusión facilitada a través de un canal proteico para atravesar la membrana plasmática. Pequeñas moléculas no polares, como el oxígeno y el dióxido de carbono, pueden pasar directamente a través de la membrana plasmática por difusión simple. Cuando las moléculas no polares son muy grandes, son demasiado voluminosas para pasar directamente a través de la membrana plasmática, por lo que también necesitarán un canal de proteínas y movimiento por difusión facilitada.

Ejemplos de difusión en plantas y animales

Las plantas tienen pequeñas aberturas en la parte inferior de las hojas llamadas estomas, en las que se produce la transferencia de gas por difusión simple. En las plantas, el dióxido de carbono y el oxígeno fluyen desde áreas de alta concentración hacia áreas de menor concentración. Los animales tienen un proceso similar, utilizando capilares. En los capilares, los vasos sanguíneos más pequeños, el oxígeno y el dióxido de carbono se intercambiarán entre la sangre y las células, desde áreas de mayor concentración a áreas de menor concentración. Durante la respiración, el dióxido de carbono y el oxígeno entran y salen de los pulmones. Los gases se intercambian por difusión simple dentro y fuera de los alvéolos y la sangre, de alta concentración a baja concentración. A medida que un individuo inhala, los alvéolos se llenan de aire rico en oxígeno y el oxígeno pasa a la sangre. Antes de exhalar el dióxido de carbono,

Factores que afectan la tasa de difusión

La velocidad a la que se producirá la difusión se ve afectada por varios factores:

• Diferencia en los niveles de concentración
• Temperatura
• Potencial de agua
• Área de superficie

La diferencia en los niveles de concentración afectará la tasa de difusión. El gradiente de concentración es un concepto importante en la difusión. El gradiente de concentración es la diferencia en el número de una molécula específica entre dos áreas, un área de mayor número o concentración y un área de menor número o concentración. Un gradiente de concentración se puede comparar con una pendiente o una colina, en la que las áreas de moléculas de mayor concentración fluyen hacia abajo, hacia el fondo, hacia áreas de menor concentración. Cuanto mayor es la diferencia en el gradiente de concentración, más pronunciada es la pendiente y más rápido se difunden las moléculas hacia las áreas de menor concentración. La difusión ocurre debido al continuo movimiento cinético aleatorio de las partículas, un proceso que también puede verse afectado por la temperatura de un sistema. Cuanto mayor sea la temperatura, mayor será la energía cinética y la velocidad a la que las partículas se mezclarán y descenderán por el gradiente de concentración. La velocidad de difusión también se ve afectada por el potencial hídrico. El potencial hídrico es una medida de cuán libremente pueden viajar las moléculas de agua. El agua pura proporcionará una mayor libertad de movimiento, mientras que las moléculas en agua con soluto tienen menos libertad de movimiento. Las moléculas en el soluto de agua tienen un movimiento restringido porque las moléculas de agua serán atraídas por los iones y otras moléculas. La velocidad de difusión también puede verse afectada por el área superficial de la membrana semipermeable. La difusión se produce a través de la membrana, por lo tanto, cuanto mayor sea el área superficial de la membrana, más lugares existen para que se produzca la difusión. Además, si el área superficial aumenta hasta el punto de que hay demasiado volumen dentro de la membrana semipermeable, entonces el volumen comienza a contrarrestar el aumento del área superficial. La mayor tasa de difusión ocurre cuando hay más área de superficie, pero dentro de un volumen más pequeño. En biología, esto significa que las células más pequeñas y planas tendrán la mayor capacidad para difundir materiales rápidamente. Es por eso que las células se mantienen pequeñas. Si las células fueran más grandes, no habría una transferencia eficiente de materiales.

Isotónico Hipotónico e Hipertónico

Hay tres tipos de ambientes o estados entre las condiciones intracelulares y extracelulares que afectan la difusión. En un estado isotónico , no hay un gradiente de concentración significativo, por lo que el flujo de partículas dentro y fuera de una célula u otra membrana es igual en ambas direcciones. Esto crea un estado de homeostasis. En un estado hipotónico , hay una menor concentración de soluto del líquido extracelular que dentro de las células. El líquido extracelular tiene un mayor potencial hídrico, lo que hace que el agua fluya hacia la célula en un intento de igualar las concentraciones, lo que lleva a que las células se llenen de agua y puedan explotar. En un hipertónicoestado, hay una mayor concentración de soluto del extracelular que dentro de las células. Esto hace que el agua fluya fuera de la célula en un intento de igualar las concentraciones, lo que lleva a que las células se marchiten y se arruguen. Es el entorno que rodea a las células, el fluido extracelular, el que determina cómo fluirán las partículas y generalmente es el agua la que fluye a través de la membrana por ósmosis en un intento de igualar la concentración. Un organismo alterará el estado o la condición del líquido extracelular para que las células transporten materiales de una manera que conduzca a células sanas. Los estados hipotónicos y las células vegetales crean una situación única. Las células vegetales, a diferencia de las células animales, tienen paredes celulares que mantienen la estructura de una célula. En un estado hipotónico, existe un mayor potencial de agua fuera de la célula debido a la menor concentración. Esto permite que el agua del exterior de la célula fluya hacia la célula. La mayor cantidad de agua se almacena en la gran vacuola central. Esta presión sobre la pared celular se denomina presión de turgencia.

Diagramas de difusión

A continuación se muestra un diagrama que muestra el movimiento aleatorio de las partículas, mostrando los efectos de la difusión.

Las partículas se mueven al azar, mezclándose hasta que hay una concentración uniforme

A continuación se muestra un diagrama que visualiza estados isotónicos, hipotónicos e hipertónicos.

El movimiento del agua depende de la concentración de soluto en el medio ambiente en comparación con el interior de las células.

Resumen de la lección

La difusión es el movimiento natural de partículas desde un área de mayor concentración a un área de menor concentración, debido al movimiento molecular aleatorio. El movimiento continuará hasta que se produzca un estado de igual concentración . La concentración es la cantidad de soluto que se disuelve en un solvente. La difusión es importante en química, biología y física. El transporte activo es el proceso de mover partículas de un área de menor concentración a un área de mayor concentración, lo que requiere un aporte de energía. La difusión es un transporte pasivo que no requiere energía para las partículas. La ósmosis también es transporte pasivo, pero es un caso especial de difusión donde son las moléculas de agua las que se transportan a través de una membrana.La difusión facilitada es cuando el transporte de materiales requiere la asistencia de un canal de proteína. La difusión simple no requiere esta asistencia y ocurre directamente a través de la membrana. Las células vegetales y animales utilizan la difusión para transportar gases importantes como el oxígeno y el dióxido de carbono. La velocidad de difusión depende del gradiente de concentración , la temperatura, el potencial hídrico y el área superficial. El gradiente de concentración es la diferencia en el número de una molécula específica entre dos áreas, un área de mayor número o concentración y un área de menor número o concentración. Un gradiente de concentración se puede comparar con una pendiente o una colina, en la que las áreas de moléculas de mayor concentración fluyen hacia abajo, como si rodaran por una pendiente, hacia el área inferior de menor concentración. Cuanto mayor es la diferencia en el gradiente de concentración, más pronunciada es la pendiente y más rápido se mueven o difunden las moléculas hacia el área de menor concentración. El potencial hídrico es una medida de cuán libremente pueden viajar las moléculas de agua, y el agua pura tendrá la mayor libertad de movimiento. Además, cuanto mayor sea el área superficial, en comparación con el volumen, mayor será la velocidad de difusión. En un estado isotónico , se alcanza la homeostasis y el agua y otras partículas fluyen por igual dentro y fuera de la célula. En un estado hipotónico , el agua fluye hacia una célula para tratar de igualar la mayor concentración de soluto dentro de la célula. Esto lleva a que las células se llenen de agua y puedan reventar. En un estado hipertónico , el agua sale de una célula para tratar de igualar la mayor concentración de soluto fuera de la célula, lo que lleva a que las células se encojan y se arruguen.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador