De osmose det er et passivt fenomen av vannforskyvning gjennom en membran. Dette kan være en cellemembran, et epitel eller en kunstig membran. Vann beveger seg fra et område med lavt osmotisk trykk (eller hvor vann er mer rikelig) til regionen med høyere osmotisk trykk (eller hvor vann er mindre rikelig).
Denne prosessen er av biologisk relevans og orkestrerer en rekke fysiologiske prosesser, både hos dyr og i planter..
Den første forskeren som rapporterte om det osmotiske fenomenet, var Abbé Jean Antoine Nollet. I 1748 jobbet Nollet med dyrecellemembraner og la merke til at når rent vann ble plassert på den ene siden av membranen og en løsning med fortynnede elektrolytter på den andre siden, flyttet vannet inn i regionen med oppløste stoffer..
Dermed ble vannpassasjen til fordel for konsentrasjonsgradienten beskrevet, og det ble kalt osmose. Begrepet kommer fra de greske røttene osmos, Hva betyr det Trykk.
I 1877 gjennomførte Wilhelm Pfeller de første studiene på osmotisk trykk. Hans eksperimentelle design involverte bruken av kobberferrocyanid "membran" på overflaten av en porøs leirekopp, noe som ga opphav til en membran som tillot passering av vannmolekyler..
Pfellers kunstige membraner var sterke nok til å tåle betydelige osmotiske trykk og ikke kollapse. Denne forskeren var i stand til å konkludere med at det osmotiske trykket er proporsjonalt med den oppløste konsentrasjonen..
Artikkelindeks
Bevegelsen av vann gjennom en membran fra et område med lav konsentrasjon til et område med høy konsentrasjon kalles osmose. Denne prosessen skjer fra et område med lavest osmotisk trykk til høyest osmotisk trykk..
I begynnelsen kan denne uttalelsen være forvirrende - og til og med motstridende. Vi er vant til passiv "høy til lav" bevegelse. For eksempel kan varme gå fra høye til lave temperaturer, glukose diffunderer fra områder med høy konsentrasjon til mindre konsentrerte områder, og så videre..
Som vi nevnte, beveger vannet som opplever fenomenet osmose fra lavt trykk til høyt trykk. Dette skjer fordi vann er mer rikelig per volumsenhet der løsemiddel er mindre rikelig..
Det vil si at vannet beveger seg hvor under osmose henne (vann) er mer rikelig der det er mindre rikelig. Derfor må fenomenet forstås fra perspektivet til vann.
Det er viktig å huske at osmose styrer bevegelsen til Vann over membranene og påvirker ikke bevegelsen av oppløste stoffer direkte. Når oppløste stoffer diffunderer, gjør de det ved å følge gradientene av sin egen kjemiske konsentrasjon. Bare vann følger konsentrasjonsgradienten til osmotisk trykk.
Et av de mest forvirrende aspektene når det gjelder å forstå osmoseprosessen er bruken av ordet trykk. For å unngå forvirring er det viktig å presisere at en løsning i seg selv ikke utøver et hydrostatisk trykk på grunn av dets osmotiske trykk..
For eksempel har en 1 M glukoseoppløsning et osmotisk trykk på 22 atm. Løsningen "eksploderer" imidlertid ikke glassflasker og kan lagres på samme måte som rent vann fordi en isolert løsning ikke overføres til hydrostatisk trykk..
Begrepet trykk brukes bare om en historisk ulykke, siden de første forskerne som studerte disse fenomenene var fysiske og kjemiske.
Dermed, hvis to løsninger som er forskjellige i sitt osmotiske trykk, er atskilt med en membran, vil det opprettes et hydrostatisk trykk.
Osmoseprosessen fører til dannelsen av et hydrostatisk trykk. Forskjellen i trykk fører til en økning i nivået av den mer konsentrerte løsningen, ettersom vannet diffunderer inn i den. Vannstigningen fortsetter til nettovatningshastigheten på vann er lik null..
En nettostrømning oppnås når det hydrostatiske trykket i rom II er tilstrekkelig til å tvinge vannmolekylene tilbake til oppførsel I, i samme hastighet som osmose får molekylene til å bevege seg fra rom I til II.
Trykket på vannet som får partiklene til å trekke seg tilbake (fra rom I til II) kalles det osmotiske trykket til løsningen i rom II..
Takket være det osmotiske fenomenet kan vann passivt bevege seg gjennom cellemembranene. Historisk er det kjent at dyr mangler et aktivt vanntransportsystem for å kontrollere strømmen av dette stoffet..
Imidlertid kan aktive oppløste transportsystemer endre retning av vannbevegelse i en gunstig retning. På denne måten er aktiv løsemiddeltransport en måte som dyr bruker metabolsk energi til å kontrollere retningen på vanntransport..
Det er matematiske formler som tillater måling av hastigheten som vann vil krysse membranene ved osmose. Ligningen for å beregne den er følgende:
Osmotisk transporthastighet av vann = K (Π1-Πto / X). Hvor Π1 og Πto er det osmotiske trykket til løsningene på begge sider av membranen, og X er avstanden som skiller dem.
Forholdet (Π1-Πto / X) er kjent som osmotisk trykkgradient eller osmotisk gradient.
Den siste termen i ligningen er K er proporsjonalitetskoeffisienten som avhenger av temperaturen og permeabiliteten til membranen.
Diffusjon skjer ved tilfeldig termisk bevegelse av oppløste eller suspenderte molekyler, noe som forårsaker spredning av dem fra regionene med høye konsentrasjoner til de laveste. Diffusjonshastigheten kan beregnes ved hjelp av Fick-ligningen.
Det er en eksergonisk prosess på grunn av økningen i entropi representert ved den tilfeldige fordelingen av molekylene.
I tilfelle stoffet er elektrolytisk, må den totale ladningsforskjellen mellom de to avdelingene tas i betraktning - i tillegg til konsentrasjonene..
Diffusjon og osmose er ikke motstridende vilkår, langt mindre begreper som utelukker hverandre.
Vannmolekyler har evnen til å bevege seg raskt gjennom cellemembraner. Som vi forklarte, diffunderer de fra et område med lav oppløst konsentrasjon til en med høy konsentrasjon i en prosess som kalles osmose..
Det virker rart for oss å snakke om "vannkonsentrasjon", men dette stoffet oppfører seg som alle andre stoffer. Det vil si at den diffunderer til fordel for konsentrasjonsgradienten.
Noen forfattere bruker imidlertid begrepet "vanndiffusjon" som et synonym for osmose. Å bruke den bokstavelig talt på biologiske systemer kan være feil, siden det har vist seg at osmosehastigheten gjennom biologiske membraner er høyere enn hva man kunne forvente av en enkel diffusjonsprosess.
I noen biologiske systemer passerer vann ved enkel diffusjon gjennom cellemembranen. Noen celler har imidlertid spesielle kanaler for passering av vann. De viktigste kalles aquaporiner, noe som øker hastigheten på vannstrømmen gjennom membranen..
Innen biologiske systemer er bevegelse av vann gjennom cellemembraner avgjørende for å forstå dusinvis av fysiologiske prosesser. Noen eksempler er:
Et interessant eksempel på osmosens rolle hos dyr er vannutvekslingen som forekommer i ferskvannsfisk..
Dyr som lever i ferskvannskropper har et konstant inntak av vann fra elven eller dammen der de bor i kroppene sine, siden konsentrasjonen av blodplasma og andre kroppsvæsker har en mye høyere konsentrasjon enn vann..
Arten av fisk Carassius auratus lever i ferskvannsmiljøer. Et individ som har en masse på 100 gram, kan få omtrent 30 gram vann per dag takket være bevegelse av vann inne i kroppen. Fisken har energidyrte systemer for kontinuerlig å kaste overflødig vann.
I mage-tarmsystemet hos dyr må fenomenet osmose oppstå for at det skal fungere skikkelig. Fordøyelseskanalen utskiller en betydelig mengde væske (i størrelsesorden liter) som må resorberes av osmose av cellene som strekker tarmene..
Hvis dette systemet ikke utfører arbeidet, kan det oppstå alvorlige diaréhendelser. Forlengelse av denne feilen kan føre til dehydrering av pasienten..
Volumet av vann inne i cellene avhenger av konsentrasjonen av både det indre og ytre miljøet, og strømmen blir orkestrert av fenomenene diffusjon og osmose..
Hvis en dyrecelle (for eksempel en erytrocytt) plasseres i et medium som lar vann komme inn, kan det sprekke. Derimot har planteceller en vegg som beskytter dem mot osmotisk stress.
Faktisk utnytter ikke treaktige planter dette trykket som genereres av passiv innføring av vann. Dette trykket hjelper til med å holde forskjellige planteorganer, for eksempel blader, turgid. Så snart vannet begynner å forlate cellene, mister cellen turgor og visner.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.