Рух речовин в клітину і з неї
Плазматична мембрана, що оточує протоплазму будь-який живий клітини, грає дуже важливу роль в регуляції руху речовин в клітку і з клітки. Ця мембрана не просто пропускає різні речовини, але проявляє певну вибірковість по відношенню до тих речовин, які проникають в клітину або виходять з неї. Перш ніж ознайомитися з процесами, які регулюють цю вибірковість, розглянемо деякі фізичні явища, пов’язані з рухом речовин через мембрану в неживих системах.
Дифузія
Кинемо кристалик якогось розчинної барвника в стакан з водою. Фарба буде поступово поширюватися, і з часом вся вода опиниться пофарбованої. Якщо цей стакан залишити стояти досить довго, то фарба розподілиться в воді абсолютно рівномірно. Цей процес обумовлений явищем, званим дифузією. Коли твердий кристалик барвника потрапляє в воду, він починає розчинятися; це означає, що молекули відриваються з поверхні кристала і вільно рухаються у воді.
У будь-яких умовах молекули завжди знаходяться в русі. У твердому речовині це рух дуже обмежено, але все ж і в ньому кожна молекула коливається біля якоїсь точки. У рідини молекули рухаються швидше і переміщаються відносно вільно. У газах молекули набувають вже настільки велику швидкість, що можуть відокремлюватися одна від одної і рухатися абсолютно незалежно. Джерелом енергії руху молекул служить тепло.
Всі предмети на Землі по суті нагріті. Тільки при абсолютному нулі (-273 °) могло б припинитися рух молекул, а разом з ним і дифузія. Спостерігати рух молекул безпосередньо не можна, так як під мікроскопом невидимі окремі молекули, однак можна спостерігати результати цього процесу. Якщо приготувати суспензію тонкого порошку, бактерій або інших дрібних часток у воді і розглядати цю суспензію під мікроскопом, то можна бачити, як частинки швидко рухаються в різних напрямках. Цей рух носить назву броунівського руху; воно викликано тим, що зважена частка піддається з усіх боків ударам молекул води. Хоча удари слідують з усіх боків, в окремі короткі моменти вони не збалансовані, і завдяки цьому частка отримує поштовх в якомусь одному напрямку.
Для аналогії уявіть собі, що на футбольному нулі знаходиться великий надутий м’яч діаметром 6 – 7 м; гравці штовхають і штовхають його з усіх боків. Незважаючи на те що удари наносяться звідусіль, все ж іноді поштовх з одного боку виявиться сильніше, ніж з іншого, і в результаті м’яч відкотиться в сторону. Якби ми могли спостерігати цю картину з великої висоти, то побачили б лише безладні рухи м’яча, а людей не розгледіли б; нам здавалося б, що м’яч катається сам по собі, не відчуваючи дії сторонніх сил.
Повернемося до розчиняють кристалику фарби. Молекули, що переходять в розчин, рухаються швидко. Ті з них, які знаходяться поблизу кристала, розташовані близько один до одного і часто стикаються. Молекули, що знаходяться далі від кристала, не так скупчені і, відчуваючи більш рідкісні зіткнення, можуть просунутися на більшу відстань. Поступово все молекули відокремлюються від кристала і рівномірно розподіляються у всьому об’ємі води. Але і тоді вони не припиняють свого руху. Однак їх зіткнення відбуваються всюди в середньому однаково часто, і тому щільність розчину в усіх точках однакова. Загалом можна сказати, що дифузія – це рух молекул і іонів з області більш високої концентрації в область більш низької концентрації.
У біології ми в основному стикаємося з дифузією молекул у водному розчині, але можлива також дифузія і в повітрі. Якщо невеликі кількості ефіру налити в плоску чашку в одному кінці кімнати, то запах ефіру відразу відчується в протилежному кінці. Це показує, що молекули ефіру дифундують в повітрі з одного кінця кімнати в інший.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)