Difusión simple: proceso y ejemplos
La difusión simple es el proceso físico mediante el cual las sustancias se mueven desde una región donde están muy concentradas hacia zonas donde la concentración de esa sustancia es menor. La difusión simple es un proceso espontáneo que no requiere energía, sino que está promovido por un gradiente de concentración.
Las sustancias que están disueltas se llaman solutos, estos se mueven a través de una solución (o de un gas) por movimientos aleatorios. El movimiento aleatorio se define como el movimiento que ocurre por casualidad, donde no hay un orden o sistema regular por el cual los movimientos de las partículas cambien en una solución o gas.
Si las moléculas son lo suficientemente pequeñas, esta simple difusión puede ocurrir a través de las membranas celulares, entre los fosfolípidos individuales que la conforman. Las membranas pueden ser permeables, impermeables o semipermeables.
Una membrana permeable es aquella que deja pasar cualquier sustancia, una membrana impermeable no deja pasar ninguna sustancia y una membrana semipermeable solo permite el paso de ciertas sustancias.
Índice del artículo
- 1 Proceso de difusión simple
- 2 Ejemplos de difusión simple
- 3 Diferencias entre la difusión simple y la difusión facilitada
- 4 Diferencias entre la difusión simple y la osmosis
- 5 Referencias
La difusión simple se lleva a cabo mediante acciones de los enlaces de hidrógeno que se forman entre las moléculas de agua y los solutos disueltos en esta. Las moléculas de agua se mueven de manera aleatoria y eventualmente rodean a las moléculas de solutos individuales, lo que maximiza la oportunidad de formar los enlaces de hidrógeno.
Así, si se realizase una mezcla de una sustancia en agua, inicialmente la sustancia estaría concentrada en un solo lugar, el inicial. En ese momento el gradiente de concentración es muy alto.
A medida que pasa el tiempo las moléculas se mueven y chocan entre sí; este movimiento promueve la formación de enlaces entre las partículas de soluto y el solvente. Sin embargo, estos enlaces se rompen rápidamente porque son muy débiles y esta es la propiedad que les permite distribuirse a lo largo del espacio hasta alcanzar el equilibrio.
En ese punto, donde el soluto está distribuido de manera uniforme en toda la solución, se acaba la fuerza del gradiente de concentración.
En el sistema respiratorio de los animales pulmonados se intercambian oxígeno (O2) y dióxido de carbono (CO₂) constantemente. Los animales absorben el oxígeno y expulsan el dióxido de carbono por difusión simple.
En los pulmones la concentración del oxígeno es más alta que en la sangre, por lo cual existe un gradiente de concentración entre estas dos regiones, y esto hace que se promueva la difusión del oxígeno desde los pulmones hacia la sangre.
De manera similar, al haber más moléculas de dióxido de carbono en la sangre que en los pulmones, estas tenderán a moverse desde la sangre hacia los pulmones.
Cuando se prepara una taza de té inicialmente solo hay agua caliente sin ningún soluto. Al colocar la bolsa de té en el agua caliente esta comienza a liberar las partículas del té desde la bolsa —donde hay una mayor concentración de té— hacia el agua, donde la concentración de té es menor.
El movimiento de las moléculas está favorecido por el gradiente de concentración inicial del té. Eventualmente, la difusión del té hace que las concentraciones se igualen en toda la taza y que la solución se vuelva homogénea (se ve toda del mismo color). En este punto ya no hay gradiente de concentración.
– En la difusión simple las partículas atraviesan la membrana celular libremente, sin la “ayuda” de otras estructuras. En cambio, en la difusión facilitada las moléculas son transportadas a través de pequeños canales proteicos que atraviesan toda la membrana.
– La difusión simple es más lenta que la difusión facilitada.
– La difusión simple no es específica del soluto, solo que las partículas a transportar tienen que ser hidrofóbicas para que puedan cruzar la membrana celular sin problema. En cambio, en la difusión facilitada se transportan solutos específicos.
– La difusión simple no puede ser inhibida, mientras que la difusión facilitada puede ser inhibida por moléculas específicas que se unen a los canales transportadores.
– La difusión simple siempre es un proceso pasivo, es decir, que no requiere la energía proveniente del ATP. En contraste, la difusión facilitada puede ser un mecanismo activo o pasivo, dependiendo de si requiere o no la energía del ATP.
– En la difusión simple las sustancias siempre se mueven a favor de su gradiente de concentración. Contrariamente, en la difusión facilitada las sustancias traspasan la membrana en contra o a favor de su gradiente de concentración.
– La difusión simple permite el paso de moléculas pequeñas y no polares (hidrofóbicas), mientras que la difusión facilitada permite el paso de moléculas grandes y polares (hidrofílicas).
– La difusión simple se refiere al movimiento de cualquier sustancia en función de su gradiente de concentración; en cambio, la osmosis se refiere exclusivamente al movimiento del agua en función de su potencial hídrico.
– La difusión simple ocurre en líquidos sólidos y gases. Por el contrario, la osmosis solo puede ocurrir en medio líquido.
– La difusión simple no requiere de una membrana semipermeable, mientras que la osmosis es un proceso que ocurre a través de una membrana semipermeable.
– La difusión simple ayuda a igualar las concentraciones de los solutos disueltos en el espacio disponible. La osmosis no favorece la igualdad de concentración del agua a ambos lado de la membrana semipermeable.
– La difusión simple puede ocurrir entre distintos tipos de solventes. En contraste, la osmosis solo puede ocurrir entre solventes similares y en sistemas biológicos. Este solvente es generalmente el agua.
– En la difusión simple las partículas se distribuyen en todas las direcciones, en la osmosis el flujo de moléculas es básicamente en una misma dirección.
– El proceso de difusión simple no puede ser detenido ni revertido. En cambio, la osmosis puede ser detenida o revertida si se aplica una presión adicional en el lado de la membrana donde hay menos agua disponible.
- Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K. & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science.
- Campbell, N. & Reece, J. (2005). Biology (2nd ed.) Pearson Education.
- Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C., Krieger, M., Bretscher, A. , Ploegh, H., Amon, A. & Martin, K. (2016). Molecular Cell Biology (8th ed.). W. H. Freeman and Company.
- Purves, W., Sadava, D., Orians, G. & Heller, H. (2004). Life: the science of biology (7th ed.). Sinauer Associates and W. H. Freeman.
- Solomon, E., Berg, L. & Martin, D. (2004). Biology (7th ed.) Cengage Learning.
- Thibodeau, P. (2013). Anatomy and Phisiology (8th). Mosby, Inc.
- Tortora, G. & Derrickson, B. (2012). Principles of Anatomy and Physiology(13th ed.). John Wiley & Sons Inc.