Proces osmoze, vrste, razlike z difuzijo in primeri

The osmoza To je pasiven pojav premika vode skozi membrano. To je lahko celična membrana, epitelij ali umetna membrana. Voda se mobilizira iz območja nizkega osmotskega tlaka (ali tam, kjer je voda bolj obilna) do regije z večjimi osmotskimi pritiski (ali tam, kjer je voda manj obilna).

Ta postopek je biološkega pomena in orkestra vrsta fizioloških procesov, tako pri živalih kot v rastlinah.

Vir: Opentax [CC do 4.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/4.0)]

Prvi raziskovalec pri poročanju o osmotskem pojavu je bil Abbé Jean Antoine Nollet. Leta 1748 je Nollet sodeloval z membranami živalskih celic in opazil, da se je, ko je bila na eni strani membrane in na drugi strani nameščena čista voda.

Tako je bil opisan prehod vode v prid njenemu koncentracijskemu gradientu in imenovan osmoza. Izraz izvira iz grških korenin Osmos, Kaj to pomeni pritisk.

Leta 1877 je Wilhelm Pfeller izvedel prve študije o osmotskem tlaku. Njegova eksperimentalna zasnova je vključevala uporabo "membrane" bakrenega ferocianida na površini poroznega glinenega stekla, kar je povzročilo membrano, ki je omogočila prehod molekul vode.

Pfellerjeve umetne membrane so bile dovolj močne, da so zdržale pomembne osmotske pritiske in ne propadle. Ta raziskovalec bi lahko ugotovil, da je osmotski tlak sorazmeren s koncentracijo topljenca.

[TOC]

Proces

Gibanje vode skozi membrano iz območja z nizko koncentracijo v območje visoke koncentracije se imenuje osmoza. Ta postopek se pojavi iz območja z najnižjim osmotskim tlakom proti najvišjem osmotskem tlaku.

Sprva je ta izjava lahko zmedena - in celo nasprotujoča si. Navajeni smo na pasivno gibanje "alto do Bajo". Na primer, toplota je lahko od visokih do nizkih temperatur, glukoza se razprši od območja z visoko koncentracijo do manj koncentriranih območij in tako naprej.

Kot smo že omenili, voda, ki jo doživlja pojav osmoze. To se zgodi, ker je voda bolj obilna na enoto volumna, kjer je topilo manj obilno.

To pomeni, da se med osmozo voda mobilizira tam ona  (voda) je bolj obilna tam, kjer je manj obilna. Zato je treba pojav razumeti z vidika vode.

Pomembno si je zapomniti, da osmoza ureja gibanje voda skozi membrane in ne vpliva neposredno na gibanje topljencev. Ko se topili širijo, to storijo po gradientih lastne kemijske koncentracije. Samo voda sledi gradientu koncentracije osmotskega tlaka.

Vam lahko služi: Biuret: fundacija, reagenti, postopek, uporabe

Osmotski tlak

Pritiski?

Eden najbolj zmedenih vidikov pri razumevanju procesa osmoze je uporaba besede Pritiski. Da se izognemo Bewilderju.

Na primer, raztopina glukoze 1 M ima osmotski tlak 22 atm. Vendar raztopina ne "izkorišča" steklenih steklenic in jo je mogoče shraniti na enak način kot čista voda, ker izolirana raztopina ne pomeni hidrostatičnega tlaka.

Izraz pritisk uporablja le zgodovinska nesreča, saj so bili prvi znanstveniki, ki so preučevali te pojave, fizični in kemični.

Če torej dve rešitvi, ki se razlikujejo po njihovih osmotskih pritiskih, ločita z membrano, bo ustvarjen hidrostatični tlak.

Osmotski in hidrostatični pritiski

Proces osmoze vodi do tvorbe hidrostatičnega tlaka. Razlika v tlaku vodi do ravni najbolj koncentrirane raztopine, saj se voda širi proti temu. Povečanje neprekinjene ravni vode, dokler ne čista hitrost gibanja vode ni enaka nič.

Neto tok je dosežen, ko hidrostatični tlak v predelu II zadostuje, da sili molekule vode, da se vrnejo v vedenje I.

Do vodnega tlaka, ki ga povzročajo delci (od oddelka I do II), se imenuje osmotski tlak raztopine v predelu II.

Kako pretok vode v celicah nadzoruje?

Zahvaljujoč osmotskemu pojavu se lahko voda pasivno premika skozi celične membrane. Zgodovinsko je znano, da živali nimajo aktivnega sistema transporta vode za nadzor pretoka te snovi.

Vendar lahko aktivni transportni sistemi topljene smeri premika vode spremenijo v ugodno smer. Na ta način je aktivni transport topljenca način, kako živali uporabljajo svojo presnovno energijo za nadzor vodnega prevoza.

Kvantifikacija

Obstajajo matematične formule, ki omogočajo merjenje hitrosti, s katero bo voda prečkala membrane z osmozo. Enačba za izračun je naslednja:

Lahko vam služi: parapatrična specifikacija: kaj je in primeri

Hitrost vodnega osmotskega transporta = k (π₁-Π₂ / X). Kjer π₁ in π₂ So osmotski pritiski rešitev na obeh straneh membrane in X je razdalja, ki jih ločuje.

Razmerje (π₁-Π₂ / X) je znan kot osmotski tlak ali osmotski gradient tlaka.

Zadnji izraz enačbe je k koeficient sorazmernosti, ki je odvisen od temperature in prepustnosti membrane.

Difuzijske razlike

Kaj je difuzija?

Difuzija se zgodi z naključnim toplotnim gibanjem raztopljenih ali suspendiranih molekul, kar povzroči njegovo razpršenost iz območja koncentracij, dvignjenih na najnižje. Hitrost difuzije lahko izračunamo s Fickovo enačbo.

Gre za eksponični postopek zaradi povečanja entropije, ki ga predstavlja naključna porazdelitev molekul.

V primeru, da je snov elektrolitik, je treba upoštevati - poleg koncentracij - skupna razlika med obema oddelkoma.

Osmoza je poseben primer razširjanja

Difuzija in osmoza nista nasprotna, veliko manj medsebojno izključujoči koncepti.

Molekule vode se lahko hitro premikajo skozi celične membrane. Kot pojasnjujemo, se širijo iz območja z nizko koncentracijo v visoko koncentracijo v procesu, imenovanem Osmoza.

Zdi se čudno govoriti o "koncentraciji vode", vendar se ta snov obnaša kot vsaka druga snov. To pomeni, da razširja v prid njene koncentracijske gradient.

Vendar nekateri avtorji izraz "razširjanje vode" uporabljajo kot sinonim za osmozo. Uporabite ga dobesedno pri bioloških sistemih je lahko napačen, saj se je pokazalo, da je hitrost osmoze z biološkimi membranami večja od tistega, kar bi pričakovali s preprostim postopkom difuzije.

V nekaterih bioloških sistemih voda gre skozi preprosto difuzijo skozi celično membrano. Vendar imajo nekatere celice posebne kanale za prehod vode. Najpomembnejše se imenujejo Aquaporini, kar povečuje hitrost pretoka vode skozi membrano.

Primeri

V bioloških sistemih je gibanje vode skozi celične membrane ključnega pomena za razumevanje več deset fizioloških procesov. Nekaj ​​primerov je:

Osmotska izmenjava pri ribah sladke vode

Zanimiv primer vloge živali osmoze je izmenjava vode, ki se pojavi pri ribah, ki živijo v svežih vodah.

Vam lahko služi: veje biokemije

Živali, ki naseljujejo sladkovodna telesa, so v stalnem iztoku vode iz reke ali ribnika, kjer živijo v njihova telesa, saj ima koncentracija krvne plazme in drugih telesnih tekočin precej večjo koncentracijo kot koncentracija vode.

Ribja vrsta Carassius auratus Živi v okolju sladke vode. Posameznik, ki ima maso 100 gramov, lahko na dan pridobi približno 30 gramov vode, zahvaljujoč premiku vode v njegovem telesu. Ribe imajo sisteme - energijsko drage -, da se nenehno znebijo odvečne vode.

Resorpcija tekočine

V prebavnem sistemu živali se mora pojaviti pojav osmoze, tako da pravilno deluje. Skrivni prebavni trakt znatna količina tekočine (v litrih vrstnega reda), ki jo morajo celice, ki črevesja, ponovno absorbirajo osmozo.

V primeru, da ta sistem ne izvaja svojega dela, je mogoče predstaviti intenzivne driske. Podaljšanje te okvare se lahko prevede v dehidracijo pacienta.

Prepleta v rastlinah

Prostornina vode znotraj celic je odvisna od koncentracije notranjega in zunanjega okolja, pretok pa je orkestriran z difuzijskimi pojavi in ​​osmozo.

Če je živalska celica (na primer eritrocit) nameščena v mediju, ki daje prednost vnosu vode. V nasprotju s tem imajo rastlinske celice steno, ki jih ščiti pred osmotskim stresom.

Pravzaprav ne lewoody rastline izkoristijo ta tlak, ki ga ustvarja pasivni vnos vode. Ta pritisk pomaga, da se ohranijo v različnih rastlinskih organih, kot so listi. V času, ko voda začne izhajati iz celic, celica izgubi turgidnost in se posuši.

Reference

1. Cooper, g. M., Hausman, r. In., & Hausman, r. In. (2000). Celica: molekularna pristop. ASM Press.
2. Eckert, r., Randall, r., & Augustin, g. (1988). Fiziološka žival: mehanizmi in prilagoditve. WH Freeman & Co.
3. Hill, r. W., Wyse, g. Do., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Fiziološka žival. Sinauer Associates.
4. Karp, g. (2009). Celična in molekularna biologija: pojmi in poskusi. John Wiley & Sons.
5. Pollard, t. D., Earnshaw, w. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, g. (2016). E-knjiga celične biologije. Elsevier Health Sciences.
6. Schmidt-Nielsen, K. (1997). Fiziološka žival: prilagoditev in okolje. Cambridge University Press.