TR
EN
ES
FR
RUما هو الانتشار؟ وكيف تحدث عملية الانتشار؟
الانتشار هو عملية انتقال المواد تلقائيًا من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز أقل. ومن أمثلة هذه العملية انتشار لون الشاي في الماء، وانتشار رائحة العطر في المكان، وانتقال الأكسجين من الرئتين إلى الدم.
فكيف تحدث عملية الانتشار؟ وما الوظائف التي تؤديها في أجسامنا؟ وما الفرق بينها وبين الخاصية الأسموزية؟
ما هو الانتشار؟
الانتشار هو عملية انتقال الجزيئات من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز منخفض نتيجة اختلاف التركيز بين المنطقتين.
تتحرك الجزيئات باستمرار وبصورة عشوائية داخل الوسط الذي توجد فيه. ونتيجة لهذه الحركة، يحدث انتقال صافٍ للمادة من المنطقة الأعلى تركيزًا إلى المنطقة الأقل تركيزًا.
لا تتطلب عملية الانتشار استهلاك طاقة إضافية من الخلية، ولذلك تُصنَّف ضمن عمليات النقل السلبي.
كيف تحدث عملية الانتشار؟
عندما يختلف تركيز مادة معينة بين منطقتين، تستمر الجزيئات في الحركة. ومع مرور الوقت، تنتشر الجزيئات من المنطقة الأعلى تركيزًا إلى المنطقة الأقل تركيزًا، مما يؤدي إلى انخفاض فرق التركيز بينهما.
وعندما يتلاشى فرق التركيز، لا تتوقف حركة الجزيئات، بل تستمر في التحرك. ولكن نظرًا إلى تساوي معدلات انتقالها في الاتجاهين، لا يحدث انتقال صافٍ للمادة. وتُعرف هذه الحالة باسم الاتزان الديناميكي.
كيف يحدث الانتشار في الخلايا؟
تحتاج الخلايا إلى تبادل المواد باستمرار مع البيئة المحيطة بها للحفاظ على وظائفها الحيوية. ويُعد الغشاء الخلوي بنية ذات نفاذية اختيارية تتحكم في مرور المواد من الخلية وإليها.
يمكن أن يحدث الانتشار عبر الغشاء الخلوي بطريقتين أساسيتين.
ما هو الانتشار البسيط؟
تستطيع بعض الجزيئات الصغيرة والقابلة للذوبان في الدهون عبور الغشاء الخلوي مباشرةً دون الحاجة إلى بروتينات ناقلة. وتُعرف هذه العملية باسم الانتشار البسيط.
ومن أمثلتها انتقال الأكسجين وثاني أكسيد الكربون عبر الغشاء الخلوي.
ما هو الانتشار المُيسّر؟
لا تستطيع بعض الجزيئات المرور مباشرةً عبر بنية الغشاء الخلوي. وفي هذه الحالة، تؤدي القنوات البروتينية الخاصة أو البروتينات الناقلة الموجودة في الغشاء دورًا في نقل هذه الجزيئات.
ويُعرف انتقال المواد عبر هذه البروتينات وفقًا لفرق التركيز، ودون استهلاك طاقة، باسم الانتشار المُيسّر.
ما الفرق بين الانتشار والخاصية الأسموزية؟
يُعد كل من الانتشار والخاصية الأسموزية من عمليات النقل السلبي التي تحدث دون استهلاك طاقة. ومع ذلك، يوجد اختلاف مهم بينهما.
الانتشار هو انتقال المواد من منطقة ذات تركيز مرتفع إلى منطقة ذات تركيز منخفض.
أما الخاصية الأسموزية، فهي حركة الماء عبر غشاء شبه منفذ.
فعلى سبيل المثال، يُعد انتشار السكر تدريجيًا في الماء مثالًا على عملية الانتشار، بينما يُعرف انتقال الماء عبر غشاء شبه منفذ باسم الخاصية الأسموزية.
ما العوامل التي تؤثر في سرعة الانتشار؟
قد تختلف سرعة الانتشار تبعًا للظروف المحيطة. وتشمل العوامل الرئيسية المؤثرة فيها ما يلي:
درجة الحرارة
كلما ارتفعت درجة الحرارة، ازدادت سرعة حركة الجزيئات. ولذلك، تحدث عملية الانتشار عادةً بمعدل أسرع.
فرق التركيز
قد تزداد سرعة الانتشار كلما زاد فرق التركيز بين الوسطين. ومع انخفاض فرق التركيز، يتباطأ معدل الانتشار.
حجم الجزيئات
يمكن أن يؤثر حجم الجزيئات وبنيتها في سرعة حركتها داخل الوسط. وعادةً ما تتحرك الجزيئات الصغيرة بسرعة أكبر.
مساحة السطح والمسافة
قد تؤدي زيادة مساحة السطح الذي تعبر من خلاله المادة إلى زيادة سرعة الانتشار. أما زيادة المسافة التي يتعين على الجزيئات قطعها، فتؤدي إلى إبطاء انتقالها.
خصائص الوسط
تؤثر كثافة الوسط الذي تتحرك فيه الجزيئات ولزوجته أيضًا في سرعة الانتشار. وعادةً ما تتحرك الجزيئات بسهولة أكبر في الأوساط الأكثر سيولة.
أين تحدث عملية الانتشار في أجسامنا؟
تؤدي عملية الانتشار دورًا في العديد من العمليات الحيوية المهمة داخل أجسامنا. ومن أبرز أمثلتها تبادل الغازات الذي يحدث في الرئتين.
يحدث تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون بين الحويصلات الهوائية الموجودة في الرئتين والشعيرات الدموية المحيطة بها. وينتقل الأكسجين من الحويصلات الهوائية إلى الدم، بينما ينتقل ثاني أكسيد الكربون من الدم إلى الحويصلات الهوائية.
ويؤدي فرق التركيز والبنية المناسبة للحاجز الفاصل بين الحويصلات الهوائية والشعيرات الدموية دورًا مهمًا في عملية تبادل الغازات هذه.
أمثلة على الانتشار في الحياة اليومية
الانتشار عملية شائعة يمكن ملاحظتها في العديد من المواقف اليومية.
- انتشار رائحة العطر في المكان
- انتشار لون الشاي في الماء الساخن
- انتشار السكر تدريجيًا في الماء
- انتقال روائح الطعام إلى الغرف الأخرى
- تبادل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في الرئتين
وتؤدي الحركة المستمرة للجزيئات وفرق التركيز دورًا أساسيًا في حدوث هذه الظواهر.
لماذا تُعد عملية الانتشار مهمة؟
تؤدي عملية الانتشار دورًا أساسيًا في العديد من العمليات البيولوجية الضرورية لاستمرار حياة الكائنات الحية. فحصول الخلايا على الأكسجين، والتخلص من ثاني أكسيد الكربون، وانتقال بعض المواد عبر الغشاء الخلوي، كلها عمليات ترتبط بالانتشار.
كما يُستفاد من مبدأ الانتشار في المجال الطبي. ويُعد التصوير بالرنين المغناطيسي الموزون بالانتشار (Diffusion-Weighted MRI) إحدى تقنيات التصوير الطبي التي تساعد على تقييم حركة جزيئات الماء داخل الأنسجة. ويمكن أن يساهم بشكل خاص في تقييم بعض الحالات المرضية أثناء تصوير الدماغ.
شارك على وسائل التواصل الاجتماعي
ساهم تطوير هذا المحتوى من قبل مجلس مستشفى جامعة بيروني.
