Осмоза

Определение на осмозата

Осмозата е спонтанното преминаване на разтворител (който в биологичните системи обикновено е вода), от разтвора, в който разтворените вещества са по -разредени до този, в който са по -концентрирани; това движение - което се случва през полупропусклива мембрана - продължава до достигане на равновесна ситуация, при която и двата разтвора набират и поддържат една и съща концентрация.

Практически пример

За да изясним по -добре понятието осмоза, нека си представим, че имаме контейнер, разделен на две отделения с еднакъв обем (А и В) от полупропусклива мембрана (т.е. пропусклива само за разтворителя - в този случай водата - а не за отделение А има воден разтвор, в който е разтворена супена лъжица глюкоза, докато в част В имаме воден разтвор с еднакъв обем, в който са разтворени три супени лъжици глюкоза (следователно е по -концентрирана). разликата създава градиент на концентрация за глюкоза по страните на мембраната и тъй като тази захар не може да я пресече, равновесието се достига с преминаването на вода от отделение А (където глюкозата е по -разредена) към отделение В (където е по -обилно) ). Ако предпочитате, може също така да се каже, че водата преминава чрез осмоза от разтвора, в който е по -концентриран (А), до този, в който е по -малко концентриран (В).

След този поток нивото на водата в B се увеличава и намалява в A, създавайки определена разлика в нивото между двете. Това явление приключва, когато двата разтвора достигнат една и съща концентрация, след което я поддържат постоянна.

Хипотонични, изотонични и хипертонични разтвори

Като се вземат два разтвора с различна моларна концентрация (различен брой частици, разтворени в тях), разтворът с най -ниска моларна концентрация се определя като хипотоничен, а по -концентрираният е хипертоничен. Вместо това два разтвора са изотонични (или еквимоларни), когато имат еднаква концентрация.

В току -що направения пример разтвор В е хипертоничен (следователно съдържа повече разтворени вещества) от другия (дефиниран като хипотоничен); следователно, при нормални условия, разтворителят се движи чрез осмоза от хипотоничния към хипертоничния разтвор. Говорихме за стандартни условия, защото, играейки със законите на физиката, е възможно да се преобърне самата концепция за осмоза и да се благоприятства преминаването на разтворителя от най -разредената концентрация към най -концентрираната (обратна осмоза).

Осмотично налягане и обратна осмоза

Както беше изразено досега, нетният поток на разтворителя - генериран от осмоза - продължава, докато двата разтвора достигнат еднаква концентрация.Е, това движение може да бъде противодействано, спряно или дори обърнато чрез прилагане на натиск върху отделението с най -висока концентрация.

В предишния пример е достатъчно да поставите бутало в отделение В (което не забравяме, че има по -висока концентрация) и да го натиснете надолу с определена сила, за да благоприятства преминаването на водата към А; в този случай говорим за обратно осмоза.

Осмотичното налягане е налягането, което точно се противопоставя на преминаването на разтворителя през полупропускливата мембрана; следователно това е необходимото налягане за противодействие на осмозата.

За казаното досега два изотонични разтвора имат едно и също осмотично налягане; следователно трябва да се подчертае, че осмотичното налягане зависи изключително от броя на частиците, присъстващи в разтвора, а не от тяхната природа.

Осмоза и човешкото тяло

Плазмените мембрани, които обграждат клетките на човешкото тяло, всъщност са полупропускливи мембрани, които позволяват директното преминаване през осмозата на малки молекули (като вода и карбамид), но не и на тези с по-голямо молекулно тегло ( като протеини, аминокиселини и захари). Следователно осмотичният баланс в телесните течности е от съществено значение, за да се гарантира на клетките оптимална среда, в която да живеят.

Ако вземем клетка като червена кръвна клетка и я потопим в хипотоничен разтвор, това - чрез осмоза - претърпява подуване (причинено от навлизането на вода), което дори може да го накара да експлодира. Напротив, ако се потопи в хипертоничен разтвор, клетката, която претърпява, поради преминаването на водата навън, силно обезводняване, което я кара да се набръчка. За щастие, клетките в човешкия организъм са потопени в изотонични разтвори по отношение на тяхната вътрешна среда и има различни системи за поддържане на тези течности в осмотично равновесие.

Осмотично налягане и съхранение на храна

Нека помислим за момент за домашно сладко ... захарта се добавя в изобилие не само за подобряване на вкуса, но също така и преди всичко за увеличаване на срока на годност. И все пак захарта е важен елемент за живота на много микроорганизми, участващи в разграждането на продукта. Това очевидно противоречие се разрушава от самата концепция за осмоза.

Ако приложим този закон за конфитюр, тъй като осмотичното му налягане е много по -високо, бактериалните клетки, присъстващи в буркана, губят вода чрез осмоза, набръчкване и умиране (или поне инактивиране). Следователно използването на хипертонични разтвори увеличава времето за съхранение на храната, тъй като намалява наличността на вода за живот и разпространението на микроорганизми. разтвореното вещество е обикновената готварска сол). Други примери са дадени от каперси (или други храни, консервирани в сол) и захаросани плодове. И така, в случай, че се чудите защо солта се добавя към пържолите само когато е сготвена, сега имате отговора: присъствието й в сурово месо благоприятства отделянето на вътрешни и извънклетъчни сокове, намалявайки вкусовите им качества; по същия начин някои зеленчуци, като патладжани, се поръсват със сол и се оставят да почиват за няколко часа, само за да се позволи на осмозата да изчисти водата и горчивите течности.