体積流と拡散の大きな違いは、体積流が圧力勾配を越えて流体や物質が移動するのに対し、拡散は濃度勾配に沿って高濃度領域から低濃度領域へ分子が移動することである。

分子がある場所から別の場所に移動する方法には、バルクフローと拡散があります。体積流量とは、圧力勾配下での流体の移動のことである。拡散とは、濃度勾配を下る分子の移動のことである。この2つのプロセスは、人間の呼吸の際に発生します。また、血液や間質液が物質を交換する方法として、拡散とバルクフローがある。また、この2つのプロセスは、生物、特に植物において非常に重要です。

カタログ

1. 概要と主な相違点 2. バルクフローとは 3. 拡散とは 4. バルクフローと拡散の類似点 5. 横並び比較 -バルクフローと拡散を表形式で示す 6. まとめ

バルクフローは何ですか？

体積流とは、大量の流体が圧力勾配を下るように移動することである。分散流は植物にとって重要なプロセスである。バルクフローにより、水と溶質は木部の管状要素や管状要素、ベーストの篩管要素に沿って移動する。このように、バルクフローを利用することで、長距離の流体輸送を効率的に行うことができます。

図01：大流量

バルクフローは、パイプを流れる水の流れや、血管を流れる血液の流れに似ています。拡散とは異なり、バルクフローは水や溶質だけでなく、溶液全体を移動させる。このように、バルクフローでは物質は塊として移動する。また、バルクフローは拡散よりも高速である。

拡散は何ですか？

拡散とは、高濃度の領域から低濃度の領域へ分子を移動させることである。濃度勾配に沿って発生する。したがって、受動的なプロセスであり、エネルギーは使用されない。自ずとそうなる。攪拌、シェイク、フローティングの必要はありません。液体や気体は拡散によって移動する。拡散には2つのタイプがあります。単純拡散と促進拡散である。単純拡散は輸送タンパク質の助けを借りずに行われ、促進拡散はキャリア分子の助けを借りて行われる。拡散に影響を与える要因はいくつかあります。それらは、温度、粒子径、濃度勾配の急峻さ、相互作用の領域である。

図02：ディフュージョン

香水瓶を開けると、拡散により静止した空気中に香りが広がります。コーヒーショップに入ると、コーヒーの香りがしますよね。これも拡散によるものです。さらに、水の入ったグラスにインクを垂らすと、拡散により色がグラスの中に広がります。ここでは、粒子がある場所から別の場所へランダムに移動する。生きている細胞では、拡散は重要なプロセスである。物質は拡散によって細胞の内外を移動する。肺胞でのガス交換も拡散によって行われる。

バルクフローと拡散の共通点

• 毛細血管交換を促進する3つの機構のうち、体積流と拡散は2つである。
• 人間の呼吸には、体動と拡散の両方があります。
• これらの処理は、勾配がなくなると終了する。
• パッシブな移動手段である。

バルクフローと拡散の違い

体積流は圧力勾配によって起こるが、拡散は濃度勾配によって起こる。これがバルクフローと拡散の重要な違いである。拡散の際、溶質は高濃度から低濃度へ移動する。また、体積流は拡散過程より速い。

下のインフォグラフィックは、高流動と拡散の違いを見分けやすいように、2つのメカニズムをより詳細に並べて比較したものである。

概要 - バルクフロー vs. 拡散

体積流とは、圧力勾配を越えて体積または質量で物質が移動することである。一方、拡散は、濃度勾配に沿って分子が高濃度領域から低濃度領域へ移動することである。いずれも受動的な処理である。しかし、バルクフローは溶液全体を移動させるため、より高速に処理することができます。拡散は溶質のみを移動させるゆっくりとしたプロセスである。バルクフローは圧力勾配の結果であり、拡散は濃度勾配の結果である。以上、バルクフローと拡散の違いについてまとめてみました。

引用

1 「拡散」『生物学辞典』2019年10月4日号、こちらでご覧いただけます。"18.8℃：高流量：ろ過と再吸収"Medicine LibreTexts, LibreTexts, 14 Aug. 2020, available here. 2 "18.8C: High flow: filration and reabsorption"（大流量：ろ過と再吸収）。