Các yếu tố độ ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán như thế nào

Các yếu tố độ ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán như thế nào
hiện tượng khuếch tán

Các yếu tố độ ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán như thế nào
Hình ảnh mô tả: hiện tượng khuếch tán

Bản chất là sự trao đổi khí thụ động giữa phế nang với máu ( qua 1 cấu trúc gọi là màng khuếch tán, gồm vách phế nang và vách mao mạch…). Mức chệnh lệch áp suất chất khí hai bên màng, tổng diện tích vách phế nang, độ dày của nó và độ hòa tan từng chất khí quyết định tốc độ khuếch tán mỗi loại khí.

Áp lực oxy ở phế nang cao hơn trong máu, khí cacbonnic trong phế nang thấp hơn. Bình thường áp lực oxy ở trong phế nang là 100mmHg, trong mao mạch là 40mmHg. Hệ số phân áp oxy  là 60mmHg. Do vậy oxy từ phế nang vào máu. Trong khi đó cacbonic trong mao mạch phổi là 50mmHg, còn trong phế nang là 40mmHg. Chênh lệch phân áp là 10mmHg nên cacbonic từ máu vào phế nang.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình khuếch tán

  • Diện khuếch tán: là mặt phế nang thông khí tốt, tiếp xúc với hệ mao mạch phổi có tuần hoàn lưu thông tốt

Mặt khác, áp lực oxy ở phế nang phải cao hơn trong máu, khí cacbonic trong phế nang phải thấp hơn

  • Màng khuếch tán: còn gọi là màng trao đổi, dày khoảng 4µm, gồm 3 lớp chính: lớp dịch tráng trong phế nang, màng phế nang, thành mao mạch phổi. Các chất khí muốn khuếch tán phải hòa tan trong lớp dịch tráng trong phế nang.

Độ hòa tan của cacbonic lớn hơn oxy là 24 lần, do đó khả năng khuếch tán của cacbonic lớn hơn oxy 20 lần. tỉ lệ oxy khí quyển lớn gấp 500 lần tỉ lệ cacbonic. Nếu độ chênh lệch phân áp 2 bên màng là 1mmHg thì trong 1 phút oxy khuếch tán 20ml, cacbonic khuếch tán 17ml. trong trường hợp lao động nặng khả năng khuếch tán của oxy còn tăng cao 60 – 70ml/phút/1mmHg.

  • Hệ số khuếch tán: khả năng khuếch tán của phổi còn phụ thuộc vào độ chênh lệch phân áp chất khí ở trong phế nang và mao mạch phổi. áp lực oxy ở phế nang phải cao hơn trong máu, khí cacbonnic trong phế nang phải thấp hơn. Bình thường áp lực oxy ở trong phế nang là 100mmHg, trong mao mạch là 40mmHg. Hệ số phân áp oxy là 60mmHg. Do vậy oxy từ phế nang vào máu. Trong khi đó cacbonic trong mao mạch phổi là 50mmHg, còn trong phế nang là 40mmHg. Chênh lệch phân áp là 10mmHg nên cacbonic từ máu vào phế nang.

Thực sự mức độ khuếch tán (D) của 1 chất khí qua màng phụ thuộc vào 5 yếu tố:

hệ số áp lực khuếch tán: sự chệnh lệch áp lực khí hai bên màng càng lớn thì lưu lượng khuếch tán càng lớn.

diện tích màng: diện tích màng càng rộng lưu lượng khuếch tán càng lớn

độ dày màng, càng nhỏ lưu lượng khuếch tán càng lớn

phân tử lượng, càng nhỏ lưu lượng khuếch tán càng lớn

độ hòa tan, càng tăng lưu lượng khuếch tán càng lớn

Đối với chức năng khuếch tán ở phổi thì:

  • Các thông số MW, A là không đổi trong khuếch tán khí từ phổi vào máu
  • Các thông số thay đổi do bệnh lí là:d, S.

Đặc điểm của bệnh viêm phổi, phù phổi cấp trong quá trình khuếch tán

Bệnh viêm phổi: lớp nước lót trong phế nang dày lên, làm dày màng khuếch tán gây rồi loạn khuếch tán.

Phù phổi cấp: là tình trạng các phế nang ngập nước ( huyết tương, hồng cầu)

Dẫn tới:

  • Diện khuếch tán giảm vì phế nang chứa đầy nước, bọt do xung huyết tuần hoàn
  • Màng khuếch tán dày do các phế nang phù nề tiết dịch
  • Hiệu số khuếch tán giảm ở những phế nang chứa đầy nước thì hiệu số khuếch tán bằng không.

copy ghi nguồn : daihocduochanoi.com

Link bài viết tại : Hiện tượng khuếch tán và các yếu tố ảnh hưởng

56Hoạt động của GV và HS Nội dungHoạt động 1: Tìm hiểu phương thức vận chuyển thụ độngGV: Giới thiệu một số hiện tượng: Mở nắp lọ nước hoaNhỏ vài giọt mực tím vào cốc nước. Sẽ có hiện tượng gì?HS: Quan sát và nêu được, mùi nước hoa lan tỏa khắp phòng, mực tím hòa dần vàonước. Từ những hiện tượng trên kết hợp SGKvà quan sát hình 12.1. - Thảo luận nhóm về những nội dungsau: - Giải thích thế nào là vận chuyển thụđộng?- Nguyên lý của vận chuyển thụ động? - Điều kiện để các chất tan khuếch tánqua màng? HS: Thảo luận nhóm theo hướng dẫn.Yêu cầu: Sự vận chuyển theo gradien nồng độ. Điều kiện có sự chênh lệchnồng độ. GV: Yêu cầu HS quan sát sơ đồ 11.1 tìmhiểu có mấy con đường vận chuyển thụ động các chất qua màng?HS: Nghiên cứu thơng tin, quan sát hình vẽ, thảo luận nhóm rút ra kiến thức:GV: Nhận xét đánh giá giúp HS hoàn thiện kiến thức:

I. Vận chuyển thụ động a. Khái niệm

- Phương thức vận chuyển các chất qua màng sinh chất không tiêu tốnnăng lượng và theo gradien nồng độ.- nguyên lý: Khuếch tán các chất từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồngđộ thấp.- Điều kiện: Cấu trúc của màng và bản chất lý hóa của các chất.- Các chất được vận chuyển trực tiếp qua màng không cần sự giúp đỡ củaprotein màng: Các chât có kích thước nhỏ, các chất hòa tan trong lipit…- Các chất được vận chuyển nhờ protein màng: Các chất tích điện, cácphân tử phân cực..+ Các ion được vận chuyển nhờ kênh ion do protein tạo kênh tạo nên kênhNa+, Ca2+... + Các phân tử glucozo, axitaminđược vận chuyển nhờ protein mang.- Các chất hòa tan, nước được vận chuyển nhờ hiện tượng thẩm thấu vàkhuếch tán.57 GV: Tốc độ khuếch tán phụ thuộc vàoyếu tố nào? HS: nghiên cứu SGK và trả lời câu hỏi.GV: Tại sao bón nhiều phân cho cây, cây lại héo và chết?Tại sao ngâm măng khô trong nước vài ngày lại trường phồng lên?=Từ đó cho biết có mấy loại mơi trường?HS: Trả lời và đưa ra 3 loại môi trường- Nhiệt độ môi trường - Sự chênh lệch nồng độ các chấttrong và ngồi màng tế bào: + Mơi trường ưu trương+ Môi trường nhược trương + Môi trường đẳng trươngHoạt động 2: Tìm hiểu về vận chuyển chủ độngGV: Đưa ra ví dụ: Người đi xe đạp xi dốc và ngược dốc để minh họa cho vậnchuyển chủ động và thụ động. Ở ống thận của người nồng độ Glucozơtrong nước tiểu thấp hơn trong máu, nhưng glucozơ trong nước tiểu vẫn thuhồi về máu. Kết hợp đọc SGK và cho biết:- Thế nào là vận chuyển chủ động? Cơ chế?HS: Đọc SGK và quan sát hình 11.1 trả lờiYêu cầu: Nêu được tính chất, khái niệm vận chuyển chủ động.- Sự vận chuyển các chất thông qua các permeaza kênh hoặc chất mangcủa màng, ngược chiều gradien nồng độ, tiêu tốn năng lượng ATP.- Cơ chế: + Các ion được vận chuyển nhờ kênhcó hoạt tính ATPaza Có khả năng phân giải ATP: Bơm ion Bơm K+,Na+… + ATP + Protein đặc chủng cho từngloại chất. Protein biến đỏi để liên kết với các chất rồi đưa từ ngoài vào TBhay ngược lại.58Hoạt động 3: Tìm hiểu phương thức xuất – nhập bàoGV: Treo tranh trùng đế giầy đang bắt mồi và tiêu hóa, hãy mơ tả cách lấy tă vàtiêu hóa tă của 2 loại động vật + đọc thơng tin SGK và quan sát hình 11.2 chobiết: - Thế nào là hình thức nhập bào?- Nhập bào có mấy hình thức? Căn cứ vào đâu để phân chia như vậy?

–          Định nghĩa khuếch tán: khuếch tán là sự liên tục vận động các hạt vật chất, hạt đó có thể là ion, là phân tử nước, là chất tan trong dung dịch bất kỳ, trong dịch thân thể hoặc là chất khí.

–          Các hình thức khuếch tán qua màng tế bào :

Khuếch tán đơn thuần qua lớp lipid kép

Khuếch tán đơn thuần qua kênh protein và cánh cổng ngăn kênh.

Khuếch tán có gia tốc (khuếch tán được tăng cường)

–          Đặc điểm  của hình thức khuếch tán

Là sự vân động liên tục của các hạt vật chất

Là sự vận chuyển theo bậc thang điện hoá:

bậc thang nồng độ,

bậc thang áp suất,                          điện thế.

Sử dụng năng lượng tự nhiên sẵn có lấy từ vận động nhiệt của vật chất – chuyển động Brow (gồm động năng và thế năng), vật chất chỉ ngừng chuyển động khi nhiệt độ ở độ không tuyệt đối (- 237°C hay 10°K )do đó không tốn hoặc tốn vô cùng ít năng lượng.

–          Các yếu tố ảnh hưởng:

  • Tính thấm của màng đối với một chất là tốc độ khuếch tán thực của chất đó qua một đơn vị diện tích màng, dưới tác dụng của một đơn vị hiệu nồng độ( khi không có áp suất và hiệu điện thế)

Tính  thấm của màng chịu ảnh hưởng của các yếu tố sau :

–  Bề dày màng (càng dày càng khuếch tán chậm)

–  Độ tan trong mỡ của chất khuếch tán (vì màng tế bào có bản chất cấu tạo từ lớp lipid kép do đó độ tan trong mỡ của chất khuếch tán càng cao thì càng qua nhanh)

–  Số lượng kênh protein (tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với số kênh trên một đơn vị diện tích)

–  Trọng lượng phân tử của chất khuếch tán (trọng lượng phân tử càng thấp càng dễ khuếch tán), kích thước phân tử của chất khuếch tán (kích thước phân tử càng lớn càng khuếch tán chậm và ngược lại). Nếu hai chất có cùng trọng lượng phân tử chất nào có kích thước phân tử lớn hơn sẽ khuếch tán chậm hơn.

–  Nhiệt độ (tốc độ khuếch tán tỉ lệ thuận với nhiệt độ vì khi nhiệt độ tăng thì sẽ tăng cung cấp năng lượng cho vật chất, năng lượng này sẽ chuyển thành động nang làm cho các hạt vật chất chuyển động nhanh hơn.

Hệ số khuếch tán của màng tế bào kí hiệu là D chính là tính thấm p của toàn màng , do đó bằng tính thấm P nhân với diện tích toàn màng A: D= P * A

  • Bậc thang nồng độ : tốc độ khuếch tán thực tỉ lệ với hiệu nồng độ chất khuếch tán giữa hai bên màng tế bào.

Khuếch tán thực = aD (Co – Ci)

Trong dó Co là nồng độ ngoài màng Ci là nồng độ trong màng, d là hệ số   khuếch tán.

  • Bậc thang điện thế : Khi có chênh lệch hiệu điện thế hai bên màng tế bào, thì có một gradient điện qua màng (tức bậc thang chênh lệch điện thế). Điện tích dương hấp dẫn các ion âm còn điện tích âm đẩy các ion âm, tạo nên một chênh lệch nồng độ. Chênh lệch nồng độ tăng dần đến mức xu thế khuếch tán do chênh lệch nồng độ bằng xu hế khuếch tán do hiệu điện thế, thì lúc này hệ thống ở vào trạng thái cân bằng động.
  • Ảnh hưởng của hiệu áp suất : Khi có hiệu áp suất lớn hai bên màng, thì có dòng phân tử vận động từ bên áp suất cao sang bên áp suất thấp.

Ví dụ: trong trường hợp ở màng mao mạch, áp suất trong mao mạch cao hơn ngoài mao mạch chừng 20 mmHg, nước và các chất tan trong huyết tương khuếch tán ra ngoài mao mạch.