Osmoosi

Määritelmä osmoosi

Osmoosi on liuottimen (joka biologisissa järjestelmissä on tavallisesti vesi) spontaania kulkeutumista liuoksesta, johon liuenneet aineet ovat laimeampia, liuokseen, johon ne ovat enemmän konsentroituneet; tämä liike - joka tapahtuu puoliläpäisevän kalvon läpi - jatkuu, kunnes saavutetaan tasapainotilanne, jossa molemmat liuokset saavat ja säilyttävät saman pitoisuuden.

Käytännön esimerkki

Osmoosin käsitteen selventämiseksi kuvitellaan, että meillä on säiliö, joka on jaettu kahteen yhtä tilavaan osastoon (A ja B) puoliläpäisevällä kalvolla (eli joka läpäisee vain liuotinta - tässä tapauksessa vettä - eikä A -osasto sisältää vesiliuoksen, johon on ruokalusikallinen glukoosia liuotettu, kun taas osassa B meillä on saman tilavuuden vesiliuos, johon on liitetty kolme ruokalusikallista glukoosia (se on siten väkevämpää). ero luo glukoosin pitoisuusgradientin kalvon sivuille, ja koska tämä sokeri ei voi ylittää sitä, tasapaino saavutetaan, kun vesi kulkee osastosta A (jossa glukoosi on laimeampaa) kohti osastoa B (jossa sitä on enemmän ). Haluttaessa voidaan myös sanoa, että vesi kulkee osmoosin kautta liuoksesta, jossa se on väkevämpää (A), siihen, johon se on vähemmän väkevää (B).

Tämän virtauksen jälkeen veden taso B: ssä nousee ja laskee A: ssa, mikä luo tietyn tasoeron näiden kahden välillä. Tämä ilmiö päättyy, kun molemmat liuokset saavuttavat saman pitoisuuden ja pitävät sen vakiona.

Hypotoniset, isotoniset ja hypertoniset ratkaisut

Kun otetaan kaksi liuosta, joilla on erilainen molaarinen konsentraatio (eri määrä hiukkasia liuennut niihin), liuos, jolla on pienin molaarinen konsentraatio, määritellään hypotoniseksi ja väkevämpi liuos on hypertoninen. Kaksi liuosta ovat sen sijaan isotonisia (tai ekvimolaarisia), kun niillä on sama pitoisuus.

Juuri tehdyssä esimerkissä liuos B on hypertoninen (siksi se sisältää enemmän liuenneita aineita) kuin toinen (määritelty hypotoniseksi); siksi normaaleissa olosuhteissa liuotin siirtyy osmoosilla hypotonisesta liuokseen hypertoniseksi. Puhuimme vakio -olosuhteista, koska fysiikan lakien kanssa leikkimällä on mahdollista kumota itse osmoosin käsite ja suosia liuottimen kulkua laimennetusta pitoisuudesta väkevimpään (käänteisosmoosi).

Osmoottinen paine ja käänteisosmoosi

Toistaiseksi ilmaistuna osmoosin tuottama liuottimen nettovirta jatkuu, kunnes molemmat liuokset ovat saavuttaneet saman pitoisuuden.Tätä liikettä voidaan vastustaa, pysäyttää tai jopa kääntää kohdistamalla painetta osastoon, jolla on suurin pitoisuus.

Edellisessä esimerkissä riittää, että asetat männän osastoon B (jonka muistamme olevan korkeampi pitoisuus) ja painamme sitä alas tietyllä voimalla, jotta veden kulku kohti A: ta olisi parempi; tässä tapauksessa puhutaan päinvastaisesta osmoosi.

Osmoottinen paine on paine, joka vastustaa tarkasti liuottimen kulkua puoliläpäisevän kalvon läpi; sen vuoksi paine on välttämätön osmoosin vastustamiseksi.

Tähän mennessä on sanottu, että kahdella isotonisella liuoksella on sama osmoottinen paine; Siksi on korostettava, että osmoottinen paine riippuu yksinomaan liuoksessa olevien hiukkasten määrästä eikä niiden luonteesta.

Osmoosi ja ihmiskeho

Ihmiskehon soluja ympäröivät plasmamembraanit ovat itse asiassa puoliläpäiseviä kalvoja, jotka mahdollistavat pienten molekyylien (kuten veden ja urean) suoran kulkeutumisen osmoosin kautta, mutta eivät niitä, joilla on suurempi molekyylipaino ( kuten proteiinit, aminohapot ja sokerit). Osmoottiset tasapainot kehon nesteissä ovat siksi välttämättömiä, jotta taataan soluille optimaalinen elinympäristö.

Jos otamme solun, kuten punasolun, ja upotamme sen hypotoniseen liuokseen, tämä - osmoosin avulla - turpoaa (johtuen veden sisäänpääsystä), joka voi jopa saada sen räjähtämään. Päinvastoin, jos se upotetaan hypertoninen liuos solu, johon se joutuu, koska vesi kulkee ulospäin, vakava nestehukka, joka saa sen rypistymään. Onneksi solut upotetaan ihmisen elimistössä isotonisiin liuoksiin sisäisen ympäristön suhteen, ja on olemassa erilaisia ​​järjestelmiä näiden nesteiden pitämiseksi osmoottisessa tasapainossa.

Osmoottinen paine ja ruoan varastointi

Ajatellaanpa hetki kotitekoista hilloa ... sokeria lisätään runsaasti paitsi sen maun parantamiseksi myös ennen kaikkea sen säilyvyyden pidentämiseksi. Sokeri on kuitenkin tärkeä osa monien tuotteen hajoamiseen osallistuvien mikro -organismien elämää. Tämä ilmeinen ristiriita puretaan osmoosin käsitteellä.

Jos sovellamme tätä lakia hilloon, itse asiassa, koska sen osmoottinen paine on paljon korkeampi, purkissa olevat bakteerisolut menettävät vettä osmoosin, ryppyjen ja kuoleman (tai ainakin inaktivoinnin) vuoksi. Hypertonisten liuosten käyttö pidentää siksi elintarvikkeiden säilytysaikoja, koska se vähentää veden saatavuutta koko elämän ajan ja mikro -organismien lisääntymistä.Osmoosin lakeja hyödynnetään myös suolavedessä (jossa elintarvikkeet upotetaan hypertonisiin liuoksiin, joissa liukoinen aine on tavallinen ruokasuola). Muita esimerkkejä ovat kaprikset (tai muut suolassa säilötyt elintarvikkeet) ja sokeroidut hedelmät. Joten jos mietit, miksi suolaa lisätään pihveihin vain kypsennettäessä, sinulla on nyt vastaus: sen läsnäolo raa'assa lihassa suosii solunsisäisten ja solunulkoisten mehujen vapautumista ja vähentää niiden makua; samalla tavalla tietyt vihannekset, kuten munakoisot, ripotellaan suolalla ja annetaan levätä pari tuntia, jotta osmoosi voisi puhdistaa veden ja katkerat nesteet.