Диффузия газов через поверхность клетки

Диффузия газов через поверхность клетки — процесс пассивного перемещения молекул газов (например, кислорода и углекислого газа) через клеточную мембрану из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией без затраты энергии клеткой.

Понимание процесса диффузии и факторов, влияющих на него, важно для обширного понимания физиологии и биологии клетки.

Принципы диффузии

• Концентрационный градиент: диффузия происходит от области с высокой концентрацией вещества к области с низкой концентрацией. В случае газов, если уровень кислорода снаружи клетки выше, чем внутри, он будет двигаться внутрь клетки. Аналогичным образом, углекислый газ, уровень которого в клетке выше, будет перемещаться наружу.
• Проницаемость мембраны: клеточная мембрана состоит из биолипидного слоя, который хорошо проницаем для небольших неполярных молекул (например, кислорода), но менее проницаем для полярных молекул и ионов. Это значит, что некоторые газы, такие как углекислый газ и кислород, могут проходить через мембрану легче, чем вода или другие соединения.
  

  Модель клеточной мембраны. Маленькие голубые и белые шарики — гидрофильные «головки» фосфолипидов, а присоединённые к ним линии — гидрофобные «хвосты». На рисунке показаны только интегральные мембранные белки (красные глобулы и жёлтые спирали). Жёлтые овальные точки внутри мембраны — молекулы холестерина. Жёлто-зелёные цепочки бусинок на наружной стороне мембраны — цепочки олигосахаридов, формирующие гликокаликс
• Температура и движение молекул: температура также влияет на скорость диффузии. При повышении температуры молекулы движутся быстрее, что ускоряет процесс диффузии.

Процесс диффузии газов

• Кислород: в многоклеточных организмах кислород попадает в клетки в основном через диффузию. В дыхательных системах, например, во время вдоха, концентрация кислорода в альвеолах лёгких становится выше, чем в крови. Кислород диффундирует из альвеол в капилляры, а затем в клетки тела, где он используется для клеточного дыхания.
• Углекислый газ: углекислый газ, который образуется в клетках как результат метаболизма, имеет высшую концентрацию внутри клетки по сравнению с кровью и окружающей средой. Он диффундирует из клетки в капилляры и далее в лёгкие, откуда будет выведен с выдохом.

Условия, влияющие на диффузию

• Площадь поверхности: чем больше площадь поверхности мембраны, тем больше молекул может диффундировать одновременно. Например, альвеолы в лёгких имеют большую поверхность для газообмена. Толщина мембраны также влияет на скорость диффузии. Тонкие мембраны способствуют более быстрому обмену газов.
• Состояние раствора: концентрация раствора, в котором находятся газы, также влияет на скорость диффузии. Более концентрированные растворы имеют тенденцию увеличивать скорость диффузии, особенно при наличии вентиляции (движения воздуха).

Значение диффузии газов

Диффузия газов через клеточную мембрану является ключевым процессом для метаболизма клеток. Этот процесс обеспечивает жизненно важные потребности клеток в кислороде и способствованию выводу углекислого газа, что, в свою очередь, позволяет поддерживать гомеостаз и нормальное функционирование организма.

Литература

• В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов, З. Г. Гапонюк родителей/электронные учебники/9кл. Пасечник, Касенский Биология (Линия жизни).pdf Биология. 9 класс : учеб. для общеобразоват. организаций: издание в pdf-формате / В. В. Пасечник. — Москва: Просвещение, 2018.
• В. С. Рохлов, С. Б. Трофимов, А. В. Теремов Биология. 9-й класс: учебник: издание в pdf-формате. — Москва: Просвещение, 2022.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 10 класс : учеб. для общеобразоват. организаций : углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• В. В. Пасечник и др. Биология. 11 класс: учеб. для общеобразоват. организаций: углубл. уровень / В. В. Пасечник. — М.: Просвещение, 2019.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 1. — М.: Мнемозина, 2018.
• А. В. Теремов, Р. А. Петросова Биология. Биологические системы и процессы: учебное пособие для общеобразовательных организаций (углублённый уровень). В 2 ч. Ч. 2. — М.: Мнемозина, 2018.

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Диффузия газов через поверхность клетки», расположенная по адресу: — «https://ru.ruwiki.ru/wiki/Диффузия_газов_через_поверхность_клетки» Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».