الانتشار هو عملية انتشار الماء عبر غشاء البلازما. لفهم عملية الانتشار هذه، يجب على المرء أولاً فهم المقصود بغشاء البلازما، غشاء الخلية الرقيق الذي يحيط بأنواع مختلفة من الخلايا، بما في ذلك الخلايا بدائية النواة أو حقيقيات النوى، وسمكها ما بين أربعة إلى عشرة نانومتر ولها العديد من الوظائف:
- يفصل السيتوبلازم عن الوسط الخارجي.
- يستقبل الإشارات الحيوية من خلال المستقبلات.
- إنها نقطة الاتصال بين جدار الخلية والهيكل الخلوي.
- يساهم في تنظيم دخول وخروج الجزيئات داخل وخارج الخلية.
- تحدث العديد من العمليات الخلوية في غشاء البلازما، بما في ذلك عملية الانتشار.
- نظرًا لأن غشاء البلازما يتكون من دهون وبروتينات مرتبة مثل الفسيفساء، فإنه يساعد في تسهيل العديد من العمليات الحيوية.
تعريف الانتشار
الانتشار يعني عملية توزيع الذرات أو الجزيئات أو الحبيبات بالتساوي في مساحة متاحة أو فراغ من خلال حاجز غشائي، حيث يحدث الانتشار من خلال نقل الذرات أو الجزيئات من مناطق عالية التركيز إلى مناطق ذات تركيز أقل لتكون هي نفسها في التركيز في جزيئات المنطقتين حيث يعد تنظيم حركة الماء في غشاء البلازما مسألة مهمة للغاية من أجل الحفاظ على التوازن الداخلي للخلية.
ومع ذلك، فإن التناضح ليس العملية التي يحدث بها انتشار الماء عبر غشاء البلازما، بل الماء مادة يمكن أن تتحرك بحرية داخل وخارج التناضح الخلوي.
لذلك تُعرف عملية انتشار الماء بالانتشار أو التناضح أو التناضح أو المحاليل، وهي حركة جزيئات الماء من خلال غشاء شبه منفذ ولا يستهلك فيها الماء الطاقة لأن غشاء البلازما المذيب يسمح بمرور الماء مقارنة بالمواد المذابة الأخرى، مما يؤدي إلى تدرج ضغط عبر الغشاء.
تطبيق عملية الانتشار
في التطبيق على عملية التناضح أو الانتشار، يتم إدخال أنبوب مع ساقين على شكل حرف مصنوعان من الزجاج، أحدهما مفصول عن الآخر بواسطة غشاء بلازما نصف نافذ، بحيث يتم ملء كل من الجزء الأيمن والجزء الأيسر بمحلول مذاب نفس الكمية تحتوي على ماء.
بعد الانتهاء من الخطوات السابقة، انتظر بعض الوقت حيث يقل محتوى الماء في الجزء الأيمن بينما يزداد مرة أخرى في الجزء الأيسر ويكون الماء خاليًا تمامًا من الملح. ويرجع ذلك إلى حقيقة أنه يتراكم في أحد الأجزاء ويستمر انتقال الماء من جزء إلى آخر لأن الارتفاع يتم تحديده من كلا الجانبين وهذا الاختلاف في الارتفاع في المحلول والماء يسمى الضغط الاسموزي أو التناضحي الضغط.
أمثلة على عملية التناضح
يمكن ملاحظة هذه الظاهرة في العديد من العمليات الطبيعية، من أهمها ما يلي:
- نقل الماء عبر خلايا الكائنات الحية مثل الخلايا البشرية والنباتات وكذلك الهيموجلوبين وما إلى ذلك.
- عمليات التنظيف المختلفة في عمليات فصل المواد.
- في الطب، عملية الغسيل الكلوي التي تتم لتنقية دم المريض المصاب بسبب زيادة البول، خاصة أولئك الذين يعانون من قصور حاد في قدرة الكلى على أداء وظائفها بكفاءة.
القياس التناضحي
الطرق التناضحية المستخدمة في العلوم البيولوجية هي الأساس لقياس مدى انتشار الماء، وهي تستخدم على وجه التحديد في حالات العمل حيث يكون للخلايا الحية ردود فعل غير مرغوب فيها عندما تكون تحت تأثير الإجهاد التناضحي، على سبيل المثال، عند فصل البروتوبلاست، يمكن أن تؤدي الزيادة في تركيز المحلول إلى حدوث انقطاع، وبمجرد تثبيته هنا، يتم قياسه ومقارنته بالقيم المقابلة.
تطبيق قانون الغاز
هناك العديد من الحالات التي تكون فيها قوانين الغاز خاصة بهذه الخاصية، لا سيما قانون Avogadro و Boyle، بالإضافة إلى قانون Gay-Lussac، الذي ينص على أن الضغط التناضحي يتناسب طرديًا مع التركيز المولي في المادة المذابة، بالإضافة إلى درجة الحرارة المطلقة.
يعتمد ضغط المحاليل التناضحية على عدد من الجسيمات المذابة. بشكل عام، الضغط الاسموزي لمحلول يتكون من مول واحد من المذاب هو 22 لترًا من المذيب، وهو ما يعادل مائة وواحد كيلو باسكال، عند درجة حرارة حوالي 273 ك.