El término «difusión facilitada» se utiliza para describir un caso en el que el proceso de difusión no ocurrirá sin una o más condiciones. Estas condiciones pueden ser cualquier cosa, desde temperaturas más altas hasta más nutrientes. En algunos casos, la condición añadida evitará que ocurra la condición original. Sin embargo, en otros casos, provocará un cambio en la dirección de la reacción de modo que la difusión opere como si hubiera dos concentraciones diferentes (por ejemplo, dos máximos diferentes).
La difusión facilitada se refiere a donde los términos «facilitación» y difusión. Es parte de un tema más amplio llamado procesos de la capa límite, que tiene que ver con cómo las sustancias como el aire y el agua se mueven a través de límites físicos como paredes o pisos. En la difusión facilitada, lo que se está considerando es la capa límite de aire.
La difusión facilitada es un fenómeno en el que la difusión se produce a través de una barrera superficial (p. ej., una pared o un suelo) en diversas condiciones.
La difusión facilitada ocurre cuando dos sustancias con diferentes presiones de vapor están ubicadas muy lejos una de la otra y se mueven en direcciones opuestas. En este caso, la sustancia más volátil fluirá a lo largo del área permeable inferior, mientras que la sustancia menos volátil fluirá a lo largo del área permeable superior. Una razón para la difusión facilitada puede ser ayudar en el control de la temperatura al permitir que los gases se muevan de elevaciones más altas a más bajas.
Un ejemplo de difusión facilitada es cómo los humanos ascienden en la escala evolutiva cuando gradualmente se convierten en simios. Sin embargo, también se puede dividir en dos puntos finales: intracompartimental e interfacial. La difusión facilitada intracompartimental ocurre cuando los individuos en un hábitat inaccesible se mueven a un área que está más cerca de donde necesitan recursos, lo que lleva a una disminución en el uso de recursos porque permite un acceso más fácil para estos individuos. La difusión facilitada interfacial ocurre a través del contacto entre individuos que están separados físicamente y depende de su proximidad entre sí como medio para la transmisión de una persona a otra.
La difusión facilitada intracompartimental ocurre cuando un grupo viaja de un área de difícil acceso a un área que es mucho más fácil de acceder y moverse. Este cambio en la ubicación geográfica se realiza para que las personas tengan un acceso más fácil a sus recursos necesarios, lo que incluyen alimento, vivienda y protección. Se ha observado en una variedad de especies animales, incluidos roedores, peces, pájaros, perezosos e incluso humanos.
Se ha observado que los roedores usan la difusión facilitada intracompartimental muchas veces por diferentes razones. Un ejemplo con perezosos muestra que hay dos grupos distintos dentro de la misma especie a cada lado de un río.
Los dos grupos distintos son los que están más cerca del río y los que están más lejos. Los grupos que están más cerca del río tienen crías primero, pero tienen una mayor tasa de mortalidad. Lo hacen para que sus crías puedan estar más protegidas de los depredadores cercanos. Sin embargo, los que están más lejos tienen una tasa de supervivencia más baja que los que están más cerca del río porque hay menos comida para que sobrevivan.
Cuando estos animales migraron de estar lejos unos de otros a una proximidad mucho más cercana, hubo un aumento tanto en el comportamiento como en las tasas de mortalidad de los que estaban más cerca entre sí. Hicieron esto porque ahora había una fuente de alimentos mucho más disponible para ambos grupos. Además, ya no había depredadores alrededor que amenazaran su supervivencia y pudieron reproducirse con más frecuencia.
La difusión facilitada interfacial es cuando dos individuos en diferentes ubicaciones geográficas están separados físicamente pero pueden comunicarse a través de la sustancia que producen o circulan a través de su cuerpo y la propagan a través de un medio físico. Un ejemplo de esto sería cómo las hormigas viajarían de un lugar a otro para esparcir su feromona.
Características de la difusión facilitada
La difusión facilitada es un caso especial de un soluto que se difunde a través de una membrana semipermeable. Cuando la solución se agrega a la membrana semipermeable, se extenderá uniformemente sobre la superficie y luego se detendrá. Además, en este modelo, la difusión ocurrirá mientras el agua pasa a través de poros de tamaño igual al de las moléculas transportadas por difusión facilitada.
Esta teoría se puede explicar considerando cómo se transportan los solutos a través de membranas que son permeables a los iones pequeños pero no a los grandes como los iones de sodio o potasio. La carga de una molécula se distribuye de tal manera que le permite difundirse en la membrana. Estas pequeñas partículas cargadas saltarán a través de la membrana y viajarán a través de poros de igual tamaño.
Por ejemplo, considere soluciones acuosas que contengan iones moleculares Na+ y K+ con cargas de +0.3 y +1 respectivamente. La difusión de Na+ en relación con K+ a través de una membrana semipermeable se facilita debido al mayor valor de K+. Por ejemplo, el Na+ que se difunde pasa fácilmente a través de poros con diámetros inferiores a 0,21 Å, mientras que el coeficiente de difusión del Na+ libre es mucho más bajo, 0,0043 m2/s, en comparación con el del K+ libre.
Factores que afectan la difusión facilitada
La difusión facilitada es un tipo de transporte pasivo que ocurre cuando el movimiento de solventes o solutos a través de una membrana es ayudado por una molécula intermedia o proteína de transporte. Como sugiere el nombre, la difusión facilitada se basa en alguna fuerza externa para ayudar a mover los solventes y solutos a través de una membrana. Esta fuerza externa podría ser gradientes de potencial químico, gradientes eléctricos, gradientes de concentración, etc.
Los tres factores que afectan la difusión facilitada son:
- Tamaño y forma de las moléculas.
- Características de permeabilidad de las membranas.
- Gradiente de concentración para solvente entre dos áreas separadas por una barrera de membrana
¿En qué se diferencia la difusión facilitada de la difusión y el transporte activo?
Para permitir que una sustancia química se mueva sincrónicamente a través de las células, los iones se comparten entre las diferentes membranas que componen la célula. El movimiento de iones se facilita por difusión y es asistido por bombas de difusión. El movimiento en las células a través del transporte activo requiere trifosfato de adenosina (ATP). El transporte activo incluye enzimas, ATP sintasa y una fuente de energía.
En la difusión facilitada, los lípidos sirven como transportadores de las especies iónicas a través de las membranas de la bicapa lipídica. La difusión es un proceso pasivo porque el movimiento de las sustancias requeridas para facilitar la difusión es proporcionado por fuerzas externas como la ósmosis o asistido por las propias membranas. En la difusión facilitada, el movimiento de iones es pasivo debido a la ósmosis y otros agentes externos. El movimiento de iones es pasivo debido a la forma en que las membranas de bicapa lipídica en las células están diseñadas para permitir que diferentes partes de la célula intercambien y transporten iones. En la difusión facilitada, el transporte de iones ocurre de un lado a otro de la membrana a través de la permeación de las proteínas del poro. La permeabilidad implica el movimiento de sustancias de un lado a otro de la membrana e implica cambios estructurales en las membranas de bicapa lipídica.
¿Cuáles son los diferentes tipos de transportadores utilizados por la difusión facilitada?
La difusión facilitada es el proceso por el cual las sustancias se mueven a través de una membrana desde un área de menor concentración a otra de mayor concentración, siempre que exista una diferencia de potencial químico. La difusión requiere agua y no tiene que incluir células vivas. Existen diferentes transportadores utilizados para las difusiones facilitadas, como la difusión simple, el transporte acoplado y el transporte mediado por transportadores.
En la difusión simple, el soluto se mueve de un área de alta concentración a una de baja concentración hasta que se igualan las concentraciones. Esto es lo que sucede cuando echas sal en el agua porque las partículas se separan en función de la atracción de carga y la fuerza de repulsión entre iones con carga similar.
El transporte acoplado es cuando hay más de un transportador presente, como NHE-PDC y P2X 7.
El transporte mediado por transportadores ocurre cuando una proteína receptora se une a un transportador externo para aumentar la concentración de soluto. Esto sucede con los aminoácidos en la sangre, la glucosa en la sangre y los ligandos de proteínas en las membranas celulares.
Acondicionamiento: los ligandos de proteínas se unen a las proteínas transportadoras, lo que hace que formen grandes complejos con receptores en el exterior de las células que están unidos a otras proteínas transportadoras. Los portadores luego activarán los transportadores e inducirán la difusión facilitada de sustancias. Así es como los aminoácidos en la sangre salen del sistema vascular hacia las células que los necesitan.
Preguntas conceptuales
Pregunta 1. ¿Cuál es la definición de difusión facilitada?
Responder:
La difusión facilitada ocurre cuando una molécula necesita ayuda para atravesar una membrana. Esta asistencia viene en forma de una proteína conocida como portador. El transportador acelerará el proceso para que se tarde menos en atravesar la membrana. Este proceso permite que la molécula se transfiera más rápidamente a través de la membrana.
Pregunta 2: ¿La difusión facilitada es pasiva o activa?
Responder:
La difusión facilitada es pasiva. Un portador será atraído por las moléculas por sus cargas eléctricas, y esta atracción, junto con las colisiones aleatorias, las empujará a través.
Pregunta 3: ¿Qué es un transportista y cómo funciona?
Responder:
Los transportadores son proteínas o lípidos dentro de las membranas y proporcionan una vía para que otras moléculas crucen esa membrana. También se conocen como “proteínas transportadoras”. “Un transportador será capaz de unirse a la superficie de otras moléculas y luego ayudar en la formación de un poro o canal en la membrana. Este poro permitirá que las moléculas más pequeñas pasen más rápido, facilitando así la difusión.
Pregunta 4: ¿Cómo sabemos cómo sucede esto?
Responder:
Podemos investigar esto observando las partículas que se difunden a través de una membrana. Si ponemos dos partículas idénticas en un tubo de ensayo que contiene dos soluciones diferentes y solo se mantiene una solución, una partícula entrará en el canal y se moverá libremente en una dirección hasta que salga de la otra solución. ¿Qué sucedió? El agente que no se mantuvo en su lugar fue un inhibidor.
Pregunta 5: ¿Cómo podemos usar esto para estudiar la difusión?
Responder:
Nos fijamos en un ejemplo más común de difusión facilitada. ¿Qué sucede cuando prepara una solución que contiene solo X e Y (por ejemplo) y luego agrega un inhibidor? Si mantenemos el inhibidor en su lugar y dividimos la solución en dos porciones iguales, una que contiene X y otra que contiene Y, ambas soluciones deberían poder difundirse libremente.
Pregunta 6: ¿Por qué la difusión facilitada funciona así?
Responder:
El agente que inhibe el transporte de barrera permanecerá estacionario en la membrana a menos que sea atraído por otra molécula que tenga una mayor afinidad por él (en otras palabras, el agente permanece en la superficie de las moléculas hasta que haya otra molécula que tenga una mayor afinidad por él). eso). En otras palabras, el inhibidor permanecerá en su lugar. Lo mismo sucede con la otra solución (la solución X e Y), también permanece estacionaria en la membrana hasta que hay otra molécula que tiene una afinidad más fuerte por ella.
Pregunta 7: ¿Cómo puedes probar que esto sucede?
Responder:
Si tomamos un recipiente (por ejemplo) y colocamos dos soluciones de moléculas diferentes en dos puertos separados, las moléculas podrán difundirse libremente, porque no hay barrera que impida que se muevan de una parte del recipiente a otra parte.
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Artículo escrito por psatyavavk6 y traducido por Barcelona Geeks. The original can be accessed here. Licence: CCBY-SA