Betydelsen av diffusion i organismer

Diffusion är en viktig funktion i levande organismer. Diffusion är den slumpmässiga men riktningsrörelsen av molekyler från en plats med hög koncentration till en plats med låg koncentration. Detta enkla koncept beskriver processen genom vilken celler byter ut giftiga gaser mot livsuppehållande gaser. Den beskriver också hur nervceller kan skicka elektriska signaler till varandra. Diffusion berättar embryonala celler var de ska krypa och när de har kommit. Diffusion gör det också möjligt att minska förlusten av kroppsvärme till den omgivande miljön.

Lungorna har små tomma druvliknande säckar som är navet för gasutbyte. Kroppens celler tillverkar ständigt energimolekyler för att upprätthålla sina dagliga aktiviteter. Inte bara kräver denna process, kallad cellulär andning, syrgas för att fungera, den producerar koldioxidgas som är giftig för celler. Koldioxiden som produceras av celler i hela kroppen transporteras i blodet till lungorna. I lungorna diffunderar koldioxiden ut ur blodet och in i de druvliknande säckarna. Syregas som andades in i lungorna går i motsatt riktning. Syre kommer in i blodet. Detta viktiga gasutbyte sker genom diffusion över tunna lager av celler i blodkärlen som omger de druvliknande säckarna.

Nervceller som kallas neuroner kommunicerar med andra celler genom att skicka elektriska signaler längs deras cellmembran. I vila är insidan av neurons membran negativt laddad, medan utsidan är positivt laddad. En elektrisk signal genereras när membranet låter joner från utsidan strömma in i cellen. Detta inflöde ändrar laddningen på insidan av membranet från negativ till positiv. Denna laddningsbrytare är en elektrisk signal som rör sig längs en neurons arm. Rörelsen av joner som genererar elen är diffusion.

Embryonal utveckling är den process där organ, lemmar och vingar börjar utvecklas. Processen där ett embryo ändrar form för att se ut som en miniatyrvuxen är möjlig på grund av diffusion. Olika grupper av celler i olika delar av embryot frigör proteiner som kallas morfogener. Morfogener är som parfym och lockar celler långt borta för att komma närmare. Embryonal utveckling är en vacker symfoni av många morfogengradienter som överlappar varandra och konkurrerar med varandra. Resultatet är att ben bara utvecklas på kroppen, antenner utvecklas bara i huvudet och vingar utvecklas på djurets rygg. Morfogengradienter är möjliga eftersom proteiner diffunderar.

Homeotherms är djur som reglerar sin kroppstemperatur internt, i motsats till att behöva bada i eller springa från solen. Ett problem som homeotherms står inför är förlusten av värme till kalla omgivningar. Späckhuggare är ett exempel på djur som möter detta problem, eftersom de simmar i kallt vatten. Späckhuggarnas flipper och fenor är tunna och förlorar mycket värme till det omgivande vattnet. Eftersom simfötter och fenor är en del av valen, måste blod transportera syre och värme från mitten av kroppen till dessa bilagor. Ett sätt att späckhuggare bevarar värmen är att deras artärer som ger varmt blod till sina bihangar är precis bredvid vener som leder tillbaka blod till kroppen. Sålunda tas värmen som går förlorad från artärerna mot en spets av en fen upp av blod som finns i venerna och rör sig tillbaka in i kroppen.