Sự khuếch tán và thẩm thấu của tế bào

Sự thẩm thấu là gì?

Sự thẩm thấu thực chất là để chỉ một quá trình khuếch tán của những phân tử dung môi (nước). Sự thẩm thấu này diễn ra rất nhanh với mục đích là cân bằng lại nồng độ thẩm thấu giữa các ngăn dịch bên trong cơ thể.

Thẩm thấu là một quá trình diễn ra hoàn toàn thụ động và tự phát mà không cần phải tiêu thụ thêm bất cứ một năng lượng nào của tế bào. Sự thẩm thấu sẽ giải quyết các dung dịch sinh hóa.

Sự thẩm thấu có thể làm ảnh hưởng trực tiếp đến các thực vật và bao gồm tất cả các tế bào động vật khác nhau. Nhưng sự thẩm thấu lại đóng một vai trò rất quan trọng đối với những tế bào động thực vật và có thể ảnh hưởng đến cả sự tồn tại và phát triển của chúng trong thế giới tự nhiên.

Trong quá trình thẩm thấu, nước có vai trò quan trọng và rất cần thiết cho sự chuyển động của nó. Nói tóm lại, thẩm thấu là hiện tượng rất quan trọng vì nhờ có thẩm thấu mà các chất dinh dưỡng mới được phân phối tới khắp nơi trong tế bào và từ đó cũng có thể giải phóng đi các chất thải trong quá trình trao đổi chất ra bên ngoài cơ thể.

Thẩm thấu ngược là gì?

Trái với thẩm thấu, thẩm thấu ngược là quá trình dịch chuyển của nước từ những nơi có nồng độ muối hoặc khoáng cao đến nơi có nồng độ thấp cho tới khi nồng độ ở hai nơi này cân bằng với nhau. Nghĩa là nước sẽ được nhận một áp lực đủ lớn để có thể đẩy theo chiều ngược lại và đến nơi có ít muối và khoáng chất hơn.

Theo quan sát, quá trình thẩm thấu ngược cực kỳ hiệu quả trong việc xử lý những chất vô cơ hòa tan, đặc biệt là chất độc asen (thạch tín) và florua. Quá trình thẩm thấu ngược sẽ được hoạt động theo nguyên lý sau đây:

Người ta sẽ sử dụng 1 áp lực đủ lớn để khiến cho các phân tử nước đi qua 1 màng bán thấm cực mịn để loại bỏ đi các tạp chất và thu lại nước tinh khiết còn phần nước có chứa các chất ô nhiễm sẽ được xả ngay ra bên ngoài.

Ví dụ: Để thực hiện được nguyên lý này, những chiếc máy lọc nước RO sẽ phải được cấu thành từ những bộ phận gồm có: Bộ lọc thô, trầm tích hoặc clo, màng thẩm thấu ngược, bể chứa và các bộ lọc chức năng khác.

Quá trình này sẽ giúp cho nguồn nước của bạn loại bỏ được muối và những chất vô cơ khác. Vậy nên, hiện nay công nghệ RO đang được sử dụng khá phổ biến ở các khu vực có nguồn nước lợ, chứa nhiều nitrat hoặc các khoáng chất hòa tan khác.

Sự khuếch tán là gì?

Khuếch tán là hiện tượng khi các phân tử của một chất nào đó di chuyển từ nơi có nồng độ cao tới nơi có nồng độ thấp hơn của chất đó. Quá trình này được xảy ra mà không tiêu tốn năng lượng.

Tốc độ khuếch tán phụ thuộc phần lớn vào kích thước, hình dạng phân tử, điện tích cũng như nhiệt độ. Khi nhiệt độ gia tăng, các phân tử sẽ chuyển động nhanh hơn và khiến cho tốc độ khuếch tán tăng. Các phân tử có thể được khuếch tán trực tiếp thông qua lớp photpho lipit hoặc qua các kênh mang protein.

Ví dụ:

• Khi ta thả vài giọt nước màu xanh vào trong cốc nước, một lúc sau cả cốc nước sẽ có màu xanh nhạt. Đó được gọi là hiện tượng khuếch tán.
• Nước hoa khuếch tán vào trong không khí nên bạn có thể dễ dàng ngửi thấy mùi thơm.
• Đường được hòa tan vào nước kể cả khi ở nhiệt độ thường vì trong nước không có các phân tử đường nên đường khuếch tán từ nơi có nồng độ cao sang nước và tạo nên vị ngọt.

Có những loại khuếch tán nào?

Hiện tượng khuếch tán được chia làm 2 loại chính, đó là:

Khuếch tán đơn giản

Quá trình mà trong đó di chuyển thông qua các màng bán thấm hoặc trong dung dịch sẽ không có bất cứ sự trợ giúp nào từ các protein vận chuyển.

Ví dụ: Vi khuẩn cung cấp những mẩu chất dinh dưỡng nhỏ, nước, oxy vào trong tế bào chất thông qua sự khuếch tán đơn giản.

Khuếch tán có điều kiện

Chính là sự di chuyển thụ động của các phân tử thông qua màng tế bào từ vùng có nồng độ cao rồi tới vùng có nồng độ thấp nhờ các phân tử mang chất.

• Thẩm tách: Là sự khuếch tán của những chất tan qua một màng thấm được chọn lọc. Màng thấm được chọn lọc là màng sẽ chỉ cho phép các ion và 1 số phân tử cụ thể đi qua, nó cản trở sự chuyển động của các màng khác.
• Thẩm thấu: Như đã giải thích ở trên thì thẩm thấu là sự di chuyển của những phân tử dung môi từ vùng có nồng độ thấp hơn đến các vùng có nồng độ cao hơn qua màng bán thấm. Vì nước là dung môi xuất hiện trong mọi sinh vật nên các nhà sinh học đã định nghĩa thẩm thấu là sự khuếch tán của nước thông qua màng thấm có chọn lọc.

Tìm hiểu sự khác biệt giữa khuếch tán với thẩm thấu

Bảng so sánh dưới đây sẽ giúp bạn dễ dàng phân biệt được hai hiện tượng này với nhau:

Cơ sở so sánh Hiện tượng thẩm thấu Hiện tượng khuếch tán Ý nghĩa Là sự di chuyển của các chất lỏng (dung môi) đặc biệt là nước từ nơi có nồng độ vùng cao hơn tới vùng có nồng độ thấp hơn, thông qua một màng bán định sẽ được gọi là thẩm thấu. Sự chuyển động của những phân tử (rắn, lỏng hoặc là khí) từ vùng có nồng độ cao hơn sang những nơi có nồng độ vùng thấp hơn nhưng không nhất thiết phải thông qua một màng bán thấm thì được gọi là khuếch tán. Màng bán thấm Tất cả các chuyển động đều phải thông qua màng bán thấm. Đều là những chuyển động trực tiếp và không cần yêu cầu thông qua màng bán thấm. Trung bình Quá trình này sẽ đảm nhận nhiệm vụ trong môi trường lỏng. Quá trình này có thể được thực hiện trong bất cứ phương tiện nào (rắn, lỏng và cả khí). Loại phân tử khuếch tán Sự chuyển động về cơ bản hầu hết sẽ là dung môi (nước). Sự chuyển động có thể tồn tại ở cả 3 dạng là rắn, lỏng hoặc khí. Tỷ lệ quá trình Thẩm thấu là một quá trình diễn ra tương đối chậm. Hiện tượng khuếch tán lại là quá trình diễn ra nhanh chóng. Năng lượng miễn phí Thẩm thấu phụ thuộc hoàn toàn vào dung môi này với dung môi khác để có thể làm giảm năng lượng tự do. Đó là sự chuyển động của những phân tử từ vùng năng lượng tự do cao hơn của chúng sang một vùng năng lượng tự do thấp hơn. Tầm quan trọng Thẩm thấu vô cùng quan trọng đối với động vật vì chúng sẽ giúp duy trì nước ở cấp độ tế bào, cũng như trong việc vận chuyển những loại chất dinh dưỡng, khuếch tán tế bào.

Trong khi đó ở thực vật, thẩm thấu rất hữu ích trong việc duy trì độ vênh vừa phải, cung cấp hỗ trợ về mặt cơ học, ngăn ngừa tình trạng mất nước quá mức và chịu trách nhiệm cho việc hấp thụ nguồn nước từ đất.

Hiện tượng khuếch tán lại rất quan trọng ở động vật tại thời điểm nó tạo ra năng lượng. Trong quá trình hô hấp, nó sẽ giúp trao đổi khí, trong khi ở thực vật nó cũng vô cùng hữu ích trong quá trình thoát hơi nước và quá trình quang hợp.

Nguồn: Sưu tầm