diffusione

A partire dal diffusione è quando liquidi o gas si mescolano per mezzo di movimenti molecolari browniani. La diffusione avviene nel corpo per lo scambio di sostanze nelle cellule e per lo scambio di gas nei polmoni. I disturbi della diffusione nei polmoni causano insufficienza respiratoria.

Qual è la diffusione?

Durante la diffusione, movimenti casuali dei loro stessi mescolano sostanze diversamente concentrate che sono in contatto diretto o indiretto tra loro. I moti intrinseci di diffusione sono noti anche come moti molecolari browniani. Si tratta di movimenti di calore a scatti e irregolari di minuscole particelle visibili solo al microscopio nei gas e nei liquidi. I movimenti prendono il nome dal botanico Robert Brown, che li vide per la prima volta nel XIX secolo.

La diffusione avviene in modo passivo o attivo. Nel caso della forma attiva si parla anche di trasporto di massa attivo. Si differenzia dalla diffusione passiva in quanto utilizza energia.

Nel corpo umano, la diffusione gioca un ruolo nello scambio di sostanze tra le cellule e l'ambiente. La diffusione passiva si verifica raramente nelle cellule. La forma attiva è la forma di diffusione fisiologica di sostanze attraverso una membrana cellulare. Una forma selettiva di diffusione avviene anche in organi come i reni o alla barriera emato-encefalica.

Funzione e compito

Se metti singole gocce di inchiostro in un bicchiere d'acqua e non mescoli, puoi vedere delle striature. Dopo un po ', tuttavia, l'acqua diventa di un blu relativamente uniforme e le strisce scompaiono. Questo processo è noto anche come diffusione passiva, che compensa le differenze di concentrazione tra due liquidi. Solo gli auto-movimenti delle particelle annullano le differenze di concentrazione.

Diffusioni come questa possono avvenire anche tra liquidi separati.Questo è il caso del corpo umano, dove le membrane separano le sostanze l'una dall'altra. Membrane con permeabilità per una delle due sostanze migrano da una soluzione più concentrata a una meno concentrata. La tua migrazione avviene lungo il cosiddetto gradiente di concentrazione. Il numero di particelle nel primo liquido mostra ancora differenze lungo il percorso di diffusione all'inizio. Nel corso della diffusione, il numero si bilancia sul percorso di diffusione e si verifica uno stato di equilibrio. Dopo che l'equilibrio è stato raggiunto, lo stesso numero di molecole si diffonde attraverso la membrana in ogni direzione. Alla fine della diffusione, la concentrazione è la stessa su entrambi i lati della membrana.

La dimensione dei pori della membrana è particolarmente decisiva per la diffusione passiva, con particelle più piccole che si diffondono più passivamente di quelle più grandi. La velocità di diffusione è determinata non solo dalla dimensione dei pori ma anche dalla viscosità del solvente e dalla temperatura.

Nell'organismo, la diffusione è fondamentale per lo scambio di sostanze tra le cellule. Le cellule del corpo devono mantenere la concentrazione di determinate sostanze. La completa equalizzazione della concentrazione nel contesto della diffusione passiva darebbe inizio alla morte cellulare. Le sostanze quindi tendono a diffondersi attivamente nell'organismo contro il gradiente di concentrazione.

Un noto esempio della forma attiva può essere visto nelle pompe K + / Na +. Con la diffusione selettiva, come si può trovare in vari organi del corpo umano, la membrana di diffusione mostra solo la permeabilità per sostanze selezionate.

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Malattie e disturbi

C'è uno scambio di gas permanente nei polmoni umani. L'assorbimento di O2 e il rilascio di CO2 avvengono negli alveoli dei polmoni. Oltre alla ventilazione, perfusione e distribuzione, anche la diffusione gioca un ruolo importante nello scambio. Nell'insufficienza respiratoria, ci sono disturbi di uno o più dei quattro processi coinvolti nello scambio di gas.

Ci sono molte cause di insufficienza respiratoria. Sono possibili fattori scatenanti sia un'ostruzione delle vie aeree che una depressione respiratoria centrale o periferica, nonché una morfologia polmonare modificata. Se la fase di diffusione parziale è disturbata, ciò è spesso dovuto a un percorso di diffusione esteso. Tale estensione può essere presente nel contesto di polmonite, aspirazione o ARDS. Anche la fibrosi, l'edema polmonare o il sarcoide possono essere la causa.

A volte i disturbi della diffusione e un'insufficienza respiratoria associata sono anche causati da una riduzione del tempo di contatto con il sangue. Tali accorciamenti si verificano, ad esempio, attraverso enfisema, fibrosi o anemia. Tuttavia, anche la sepsi o un aumento della gittata cardiaca sono possibili cause primarie.

Se un disturbo della diffusione dei polmoni non è dovuto né ad un accorciamento del tempo di contatto con il sangue né ad una maggiore distanza di diffusione, la causa dell'insufficienza respiratoria è probabilmente dovuta ad una ridotta superficie di scambio. La superficie per lo scambio degli ospiti può essere ridotta, ad esempio, dalla fibrosi. Anche le resezioni sono una possibile causa primaria. Lo stesso vale per atelettasia, versamento pleurico e ema o pleumotorace. In determinate circostanze, un diaframma rialzato riduce anche la superficie.

Il medico può utilizzare un test di diffusione per comprendere la diffusione nei polmoni e identificare eventuali disturbi. Entrambi i metodi di stato stazionario, intra-respiro e respiro singolo possono essere utilizzati come test. La capacità di diffusione viene determinata solo tramite la concentrazione dei gas nell'aria espirata o combinata con una misurazione dei volumi correnti.

I disturbi della diffusione possono influenzare non solo lo scambio di gas nei polmoni, ma anche lo scambio di sostanze nelle cellule del corpo o la diffusione selettiva in organi come i reni. Una diffusione selettiva avviene, ad esempio, alla barriera emato-encefalica, che dovrebbe proteggere il sistema nervoso centrale da sostanze nocive o inutilizzabili. In varie malattie neurologiche, la barriera emato-encefalica rinuncia a questa funzione selettiva e consente il passaggio di sostanze false o addirittura tutte.