דיפוזיה: פונקציה, משימות, תפקיד ומחלות

דיפוזיה היא כאשר נוזלים או גזים מתערבבים באמצעות תנועה מולקולרית בראונית. בגוף מתרחשת דיפוזיה להחלפת חומרים בין תאים ולהחלפת גזים בריאות. הפרעות דיפוזיה בריאות גורמות לחוסר נשימה.

מה זה דיפוזיה?

דיפוזיה מתרחשת בגוף להחלפת חומרים בין תאים ולהחלפת גזים בריאות. דיפוזיה כוללת ערבוב של חומרים בריכוזים שונים הנמצאים במגע ישיר או עקיף זה עם זה באמצעות תנועות ראויות אקראיות. התנועות הראויות של דיפוזיה נקראות גם תנועות מולקולריות בראוניות. הם תנועות תרמיות מטלטלות ולא סדירות של חלקיקים זעירים בגזים ובנוזלים הנראים רק במיקרוסקופ. התנועות נקראות על שם הבוטנאי רוברט בראון, שצפה בהם לראשונה במאה ה -19. דיפוזיה מתרחשת באופן פסיבי או פעיל. בצורה הפעילה, יש גם לדבר של פעיל מסה לְהַעֲבִיר. זה שונה מפיזור פסיבי בכך שמוציאים את האנרגיה. בגוף האדם, דיפוזיה ממלאת תפקיד בחילופי חומרים בין תאים לסביבה. דיפוזיה פסיבית מתרחשת לעיתים נדירות בתאים. הצורה הפעילה היא צורת הדיפוזיה הפיזיולוגית של חומרים דרך a קרום תא. צורה סלקטיבית של דיפוזיה מתרחשת גם באיברים כמו הכליות או ב דם-מוֹחַ המכשול.

פונקציה ותכלית

אם אתה מוסיף טיפות דיו בודדות לכוס מַיִם ואל תערבב, אתה יכול להתבונן בפסים. אולם לאחר זמן מה מַיִם הופך לכחול אחיד יחסית והפסים נעלמים. תהליך זה נקרא גם דיפוזיה פסיבית, המפצה על ההבדלים ב ריכוז של שני נוזלים. התנועות הפנימיות של החלקיקים לבדן מבטלות את ריכוז הבדלים. דיפוזיות מסוג זה יכולות להתרחש גם בין נוזלים מופרדים. זה המקרה בגוף האדם, בו ממברנות מפרידות בין חומרים. ממברנות עם חדירות לחומר כלשהו נודדות מתמיסה מרוכזת יותר למרוכזת פחות. נדידתם מתרחשת לאורך מה שמכונה ריכוז מִדרוֹן. מספר החלקיקים בנוזל הראשון מראה הבדלים לאורך נתיב הדיפוזיה בהתחלה. במהלך הדיפוזיה, המספר לאורך נתיב הדיפוזיה משתווה ומתרחש מצב של שיווי משקל. לאחר שמתרחש שיווי משקל, אותו מספר של מולקולות מפוזרים דרך הממברנה לכל כיוון. לפיכך, בסוף הדיפוזיה, הריכוז זהה משני צידי הקרום. עבור דיפוזיה פסיבית, גודל הנקבוביות של הקרום הוא החשוב ביותר, כאשר חלקיקים קטנים יותר יתפזרו באופן פסיבי מאשר גדולים יותר. בנוסף לגודל הנקבוביות, קצב הדיפוזיה נקבע גם על ידי צמיגות ממס וטמפרטורה. בגוף, דיפוזיה היא קריטית להחלפת חומרים בין תאים. על תאי הגוף לשמור על ריכוז חומרים מסוימים. שיווי משקל ריכוז מוחלט בהקשר של דיפוזיה פסיבית יזם מוות של תאים. לכן חומרים נוטים להתפזר באופן פעיל בגוף כנגד שיפוע הריכוז. ניתן לעקוב אחר דוגמא ידועה לצורה הפעילה במשאבות K + / Na +. בדיפוזיה סלקטיבית, כפי שנמצאת בגוף האדם באיברים שונים, קרום הדיפוזיה מראה חדירות רק לחומרים נבחרים.

מחלות ומחלות

חילופי גז קבועים מתרחשים בריאות האדם. ספיגת O2 ושחרור CO2 מתרחשות בכליות הריאות. בנוסף ל אוורור, זלוף, ו הפצה, דיפוזיה ממלאת תפקיד חשוב גם בחילופי הדברים. באי-ספיקת נשימה יש הפרעות באחד או יותר מארבעת התהליכים המעורבים בהחלפת גז. הסיבות לאי ספיקה בדרכי הנשימה יכולות להיות מגוונות. לדוגמא, חסימת דרכי הנשימה ונשימה מרכזית או היקפית דכאון וכן השתנה ריאות מורפולוגיה הם כולם גורמים אפשריים. אם מופרע שלב הדיפוזיה החלקי, הדבר נובע לעיתים קרובות ממרחק דיפוזיה ממושך. הארכה כזו עשויה להיות נוכחת במסגרת דלקת ריאות, שאיפה, או ARDS. לַיֶפֶת, בצקת ריאות, או סרקואידוזיס יכול להיות גם הסיבה. לפעמים פגמי דיפוזיה ואי ספיקת נשימה קשורה נגרמים גם מקיצור דם זמן קשר. קיצור כזה מתרחש, למשל, בגלל אמפיזמה, פיברוזיס או אנמיה. עם זאת, אֶלַח הַדָם או עלייה בתפוקת הלב עשויה להיות גם הסיבות העיקריות. כאשר כשל בדיפוזיה ריאתי אינו נובע מקיצור של דם זמן מגע או מרחק דיפוזיה ממושך, הסיבה לכשל נשימתי נובעת ככל הנראה ממשטח חילופי מופחת. השטח להחלפת גז עשוי להיות מופחת על ידי פיברוזיס, למשל. כריתה עשויה להיחשב גם כגורם עיקרי. הדבר נכון גם לגבי אטלקטזיס, שפכים של pleural, ו- hema או pleumotothorax. בנסיבות מסוימות, גובה של דיאפרגמה גם מקטין את שטח הפנים. באמצעות א מבחן דיפוזיה, הרופא יכול לעקוב אחר דיפוזיה בריאות ולזהות חריגות כלשהן. שיטות מצב יציב, תוך נשימה ונשימה אחת הן כל הבדיקות האפשריות. יכולת הדיפוזיה נקבעת על ידי ריכוז הגזים באוויר הנשף בלבד או בשילוב עם מדידת נפחי הנשימות. הפרעות בדיפוזיה יכולות להשפיע לא רק על חילופי גזים בריאות, אלא גם על חילופי מטבוליים של תאי הגוף או על דיפוזיה סלקטיבית באיברים כמו הכליות. דיפוזיה סלקטיבית מתרחשת, למשל, ב מחסום דם מוח, שנועדה להגן על המרכז מערכת העצבים מחומרים מזיקים או חסרי תועלת. במחלות נוירולוגיות שונות, מחסום דם מוח מוותר על פונקציה סלקטיבית זו ומאפשר לעבור באמצעות מזויף או אפילו לכל החומרים.