Σημασία της διάχυσης στους οργανισμούς

Η διάχυση είναι μια ουσιαστική λειτουργία στους ζωντανούς οργανισμούς. Η διάχυση είναι η τυχαία αλλά κατευθυντική κίνηση των μορίων από ένα μέρος υψηλής συγκέντρωσης σε ένα μέρος χαμηλής συγκέντρωσης. Αυτή η απλή ιδέα περιγράφει τη διαδικασία με την οποία τα κύτταρα ανταλλάσσουν τοξικά αέρια με αέρια που διατηρούν τη ζωή. Περιγράφει επίσης πώς τα νευρικά κύτταρα μπορούν να στέλνουν ηλεκτρικά σήματα μεταξύ τους. Η διάχυση λέει στα εμβρυϊκά κύτταρα πού να σέρνονται και πότε έχουν φτάσει. Η διάχυση καθιστά επίσης δυνατή τη μείωση της απώλειας θερμότητας του σώματος στο περιβάλλον.

Οι πνεύμονες έχουν μικροσκοπικούς άδειους σάκους που μοιάζουν με σταφύλι και είναι ο κόμβος ανταλλαγής αερίων. Τα κύτταρα του σώματος παράγουν συνεχώς ενεργειακά μόρια για να διατηρήσουν τις καθημερινές τους δραστηριότητες. Όχι μόνο αυτή η διαδικασία, που ονομάζεται κυτταρική αναπνοή, απαιτεί αέριο οξυγόνο για να λειτουργήσει, παράγει αέριο διοξείδιο του άνθρακα, το οποίο είναι τοξικό για τα κύτταρα. Το διοξείδιο του άνθρακα που παράγεται από κύτταρα σε όλο το σώμα μεταφέρεται στο αίμα στους πνεύμονες. Στους πνεύμονες, το διοξείδιο του άνθρακα διαχέεται από το αίμα και στους σάκους που μοιάζουν με σταφύλι. Το αέριο οξυγόνο που εισπνεύστηκε στους πνεύμονες πηγαίνει στην αντίθετη κατεύθυνση. Το οξυγόνο εισέρχεται στο αίμα. Αυτή η ζωτική ανταλλαγή αερίων συμβαίνει μέσω διάχυσης σε λεπτά στρώματα κυττάρων στα αιμοφόρα αγγεία που περιβάλλουν τους σταφυλιούς σάκους.

Τα νευρικά κύτταρα που ονομάζονται νευρώνες επικοινωνούν με άλλα κύτταρα στέλνοντας ηλεκτρικά σήματα κατά μήκος της κυτταρικής μεμβράνης τους. Σε ηρεμία, το εσωτερικό της μεμβράνης του νευρώνα φορτίζεται αρνητικά, ενώ το εξωτερικό φορτίζεται θετικά. Ένα ηλεκτρικό σήμα παράγεται όταν η μεμβράνη αφήνει ιόντα από το εξωτερικό να ρέουν μέσα στο στοιχείο. Αυτή η εισροή αλλάζει το φορτίο στο εσωτερικό της μεμβράνης από αρνητικό σε θετικό. Αυτός ο διακόπτης φόρτισης είναι ένα ηλεκτρικό σήμα που κινείται κάτω από το μήκος του βραχίονα ενός νευρώνα. Η κίνηση των ιόντων που παράγει ηλεκτρισμό είναι η διάχυση.

Η εμβρυϊκή ανάπτυξη είναι η διαδικασία κατά την οποία αρχίζουν να αναπτύσσονται όργανα, άκρα και φτερά. Η διαδικασία κατά την οποία ένα έμβρυο αλλάζει σχήμα για να αρχίσει να μοιάζει με έναν μικροσκοπικό ενήλικα είναι δυνατή λόγω της διάχυσης. Διαφορετικές ομάδες κυττάρων σε διαφορετικά μέρη των εμβρύων απελευθερώνουν πρωτεΐνες που ονομάζονται μορφογόνα. Τα μορφογόνα είναι σαν άρωμα, προσελκύοντας κύτταρα από μακριά για να πλησιάσουν. Η εμβρυϊκή ανάπτυξη είναι μια όμορφη συμφωνία πολλών μορφογόνων διαβαθμίσεων που αλληλεπικαλύπτονται και ανταγωνίζονται μεταξύ τους. Το αποτέλεσμα είναι ότι τα πόδια αναπτύσσονται μόνο στο σώμα, κεραίες αναπτύσσονται μόνο στο κεφάλι και φτερά αναπτύσσονται στην πλάτη ενός ζώου. Οι βαθμίδες μορφογόνου είναι δυνατές επειδή οι πρωτεΐνες διαχέονται.

Τα ομοιοθερμικά είναι ζώα που ρυθμίζουν τη θερμοκρασία του σώματός τους εσωτερικά, σε αντίθεση με το να πρέπει να κολυμπήσουμε ή να τρέξουμε από τον ήλιο. Ένα πρόβλημα που αντιμετωπίζει η ομοιοθερμία είναι η απώλεια θερμότητας σε κρύο περιβάλλον. Οι φάλαινες δολοφόνων είναι ένα παράδειγμα ζώων που αντιμετωπίζουν αυτό το πρόβλημα, αφού κολυμπούν σε κρύο νερό. Τα βατραχοπέδιλα και τα πτερύγια των φάλαινων είναι λεπτές και χάνουν πολλή θερμότητα στο περιβάλλον νερό. Δεδομένου ότι τα βατραχοπέδιλα και τα πτερύγια αποτελούν μέρος της φάλαινας, το αίμα πρέπει να μεταφέρει οξυγόνο και θερμότητα από το κέντρο του σώματος σε αυτά τα εξαρτήματα. Ένας τρόπος με τον οποίο οι φάλαινες δολοφονίας διατηρούν τη θερμότητα είναι ότι οι αρτηρίες τους που φέρνουν ζεστό αίμα στα προσαρτήματα τους βρίσκονται ακριβώς δίπλα στις φλέβες που φέρνουν αίμα πίσω στο σώμα. Έτσι, η θερμότητα που χάνεται από τις αρτηρίες που κινούνται προς την άκρη του πτερυγίου συλλέγεται από αίμα που βρίσκεται στις φλέβες, μετακινώντας πίσω στο σώμα.