Betydningen av diffusjon i organismer

Diffusjon er en viktig funksjon i levende organismer. Diffusjon er den tilfeldige, men retningsbestemte bevegelsen av molekyler fra et sted med høy konsentrasjon til et sted med lav konsentrasjon. Dette enkle konseptet beskriver prosessen der celler bytter ut giftige gasser mot livsopprettholdende gasser. Den beskriver også hvordan nerveceller er i stand til å sende elektriske signaler til hverandre celler. Diffusjon forteller embryonale celler hvor de skal krype og når de har kommet. Diffusjon gjør det også mulig å redusere tapet av kroppsvarme til omgivelsene.

Lungene har små tomme druelignende sekker som er knutepunktet for gassutveksling. Kroppens celler lager kontinuerlig energimolekyler for å opprettholde sine daglige aktiviteter. Ikke bare krever denne prosessen, kalt cellulær respirasjon, oksygengass for å fungere, den produserer karbondioksidgass som er giftig for celler. Karbondioksidet som produseres av celler i hele kroppen, føres i blodet til lungene. I lungene diffunderer karbondioksidet ut av blodet og inn i de druelignende sekkene. Oksygengass som ble pustet inn i lungene går i motsatt retning. Oksygen kommer inn i blodet. Denne viktige utvekslingen av gasser skjer ved diffusjon over tynne lag av celler i blodkarene som omgir de druelignende sekkene.

Nerveceller kalt nevroner kommuniserer med andre celler ved å sende elektriske signaler langs cellemembranen. I hvile er innsiden av nevronens membran negativt ladet, mens utsiden er positivt ladet. Et elektrisk signal genereres når membranen lar ioner fra utsiden strømme inn i cellen. Denne tilstrømningen endrer ladningen på innsiden av membranen fra negativ til positiv. Denne laderen er et elektrisk signal som beveger seg nedover langs armen til en neuron. Bevegelsen av ioner som genererer elektrisitet er diffusjon.

Embryonal utvikling er prosessen der organer, lemmer og vinger begynner å utvikle seg. Prosessen der et embryo endrer form for å se ut som en miniatyr voksen er mulig på grunn av diffusjon. Ulike grupper av celler i forskjellige deler av embryoet frigjør proteiner kalt morfogener. Morfogener er som parfyme, og tiltrekker celler langt fra for å komme nærmere. Fosterutvikling er en vakker symfoni av mange morfogengradienter som overlapper hverandre og konkurrerer med hverandre. Resultatet er at ben bare utvikler seg på kroppen, antenner bare utvikler seg i hodet, og vinger utvikler seg på ryggen til et dyr. Morfogengradienter er mulige fordi proteiner diffunderer.

Homeotherms er dyr som regulerer kroppstemperaturen internt, i motsetning til å måtte bade i eller løpe fra solen. Et problem som homeotherms står overfor, er tap av varme til kalde omgivelser. Spekkhogger er et eksempel på dyr som møter dette problemet, siden de svømmer i kaldt vann. Flipper og finner av spekkhoggere er tynne og mister mye varme til det omkringliggende vannet. Siden svømmeføtter og finner er en del av hvalen, må blod føre oksygen og varme fra midten av kroppen til disse vedhengene. En måte som spekkhoggere bevarer varmen på, er at arteriene deres som gir varmt blod til vedhengene, er rett ved siden av vener som fører blod tilbake til kroppen. Dermed blir varmen som går tapt fra arteriene som beveger seg mot finnespissen, plukket opp av blod som er i venene og beveger seg tilbake inn i kroppen.