De osmos det är ett passivt fenomen av vattenförskjutning genom ett membran. Detta kan vara ett cellmembran, ett epitel eller ett konstgjort membran. Vatten rör sig från ett område med lågt osmotiskt tryck (eller där vatten är rikligare) till regionen med högre osmotiska tryck (eller där vatten är mindre rikligt).
Denna process är av biologisk relevans och orkestrerar en serie fysiologiska processer, både hos djur och i växter..
Den första forskaren som rapporterade det osmotiska fenomenet var Abbé Jean Antoine Nollet. 1748 arbetade Nollet med djurcellmembran och märkte att när rent vatten placerades på ena sidan av membranet och en lösning med utspädda elektrolyter på andra sidan, flyttade vattnet in i regionen med lösta ämnen..
Således beskrevs passage av vatten till förmån för dess koncentrationsgradient och det kallades osmos. Termen kommer från de grekiska rötterna osmos, Vad betyder det Skjuta på.
År 1877 genomförde Wilhelm Pfeller de första studierna om osmotiskt tryck. Hans experimentella design involverade användningen av ett kopparferrocyanid "membran" på ytan av en porös lerkopp, vilket gav upphov till ett membran som tillät passage av vattenmolekyler..
Pfellers konstgjorda membran var tillräckligt starka för att motstå betydande osmotiska tryck och inte kollapsa. Denna forskare kunde dra slutsatsen att det osmotiska trycket är proportionellt mot koncentrationen av löst ämne..
Artikelindex
Rörelse av vatten genom ett membran från ett område med låg koncentration till ett område med hög koncentration kallas osmos. Denna process sker från ett område med det lägsta osmotiska trycket till det högsta osmotiska trycket..
Först kan detta uttalande vara förvirrande - och till och med motstridigt. Vi är vana vid passiva "höga till låga" rörelser. Till exempel kan värme gå från höga till låga temperaturer, glukos diffunderar från regioner med hög koncentration till mindre koncentrerade områden, och så vidare..
Som vi nämnde rör sig vattnet som upplever fenomenet osmos från lågt tryck till högt tryck. Detta inträffar eftersom vatten är rikligare per volymenhet där löst ämne är mindre rikligt..
Det vill säga, under osmos rör sig vattnet vart henne (vatten) är rikligare där det är mindre rikligt. Därför måste fenomenet förstås ur vattnet.
Det är viktigt att komma ihåg att osmos styr reglerna för Vatten över membranen och påverkar inte rörelsen av lösta ämnen direkt. När lösta ämnen diffunderar gör de det genom att följa gradienterna av sin egen kemiska koncentration. Endast vatten följer koncentrationsgradienten för osmotiskt tryck.
En av de mest förvirrande aspekterna när det gäller att förstå osmosprocessen är att använda ordet tryck. För att undvika förvirring är det viktigt att klargöra att en lösning i sig inte utövar ett hydrostatiskt tryck på grund av dess osmotiska tryck..
Till exempel har en 1 M glukoslösning ett osmotiskt tryck på 22 atm. Lösningen "exploderar" emellertid inte glasflaskor och kan lagras på samma sätt som rent vatten eftersom en isolerad lösning inte översätts till hydrostatiskt tryck..
Termen tryck används endast för en historisk olycka, eftersom de första forskarna som studerade dessa fenomen var fysiska och kemiska.
Således, om två lösningar som skiljer sig åt osmotiskt är åtskilda av ett membran, skapas ett hydrostatiskt tryck.
Osmosprocessen leder till bildandet av ett hydrostatiskt tryck. Skillnaden i tryck leder till en ökning av nivån av den mer koncentrerade lösningen, eftersom vattnet diffunderar in i den. Ökningen i vattennivån fortsätter tills nettovattenhastigheten är lika med noll..
Ett nettoflöde uppnås när det hydrostatiska trycket i fack II är tillräckligt för att tvinga vattenmolekylerna tillbaka till beteende I, i samma takt som osmos får molekylerna att flytta från fack I till II.
Trycket från vattnet som får partiklarna att avta (från avdelning I till II) kallas det osmotiska trycket i lösningen i avdelning II..
Tack vare det osmotiska fenomenet kan vatten passivt röra sig genom cellmembran. Historiskt är det känt att djur saknar ett aktivt vattentransportsystem för att kontrollera flödet av detta ämne..
Men aktiva lösta transportsystem kan ändra riktningen för vattenrörelsen i en gynnsam riktning. På detta sätt är aktiv löst transport ett sätt på vilket djur använder sin metaboliska energi för att kontrollera riktningen för vattentransport..
Det finns matematiska formler som gör det möjligt att mäta den hastighet med vilken vatten kommer att passera membranen genom osmos. Ekvationen för att beräkna den är följande:
Osmotisk transporthastighet för vatten = K (Π1-Πtvå / X). Var Π1 och Πtvå är det osmotiska trycket hos lösningarna på båda sidor av membranet och X är det avstånd som skiljer dem.
Förhållandet (Π1-Πtvå / X) är känd som osmotisk tryckgradient eller osmotisk gradient.
Den sista termen för ekvationen är K är proportionalitetskoefficienten som beror på temperaturen och permeabiliteten hos membranet.
Diffusion sker genom slumpmässig termisk rörelse av upplösta eller suspenderade molekyler, vilket orsakar deras dispersion från regionerna med höga koncentrationer till de lägsta. Diffusionshastigheten kan beräknas med hjälp av Fick-ekvationen.
Det är en exergonisk process på grund av den ökade entropin som representeras av molekylernas slumpmässiga fördelning.
Om ämnet är elektrolytiskt måste den totala laddningsskillnaden mellan de två facken beaktas - förutom koncentrationerna..
Diffusion och osmos är inte motsatta termer, och mycket mindre ömsesidigt exklusiva begrepp.
Vattenmolekyler har förmågan att röra sig snabbt genom cellmembran. Som vi förklarade diffunderar de från en region med låg koncentration av lösningsmedel till en med hög koncentration i en process som kallas osmos..
Det verkar konstigt för oss att tala om "vattenkoncentration", men detta ämne beter sig som alla andra ämnen. Det vill säga, det diffunderar till förmån för dess koncentrationsgradient.
Vissa författare använder emellertid termen "vattendiffusion" som en synonym för osmos. Att använda det bokstavligen på biologiska system kan vara fel, eftersom det har visat sig att osmosgraden genom biologiska membran är högre än vad som kan förväntas med en enkel diffusionsprocess.
I vissa biologiska system passerar vatten genom enkel diffusion genom cellmembranet. Vissa celler har dock speciella kanaler för passage av vatten. De viktigaste kallas akvariner, vilket ökar vattenflödets hastighet genom membranet..
Inom biologiska system är rörelse av vatten genom cellmembran avgörande för att förstå dussintals fysiologiska processer. Några exempel är:
Ett intressant exempel på osmosens roll hos djur är det vattenutbyte som sker i sötvattensfisk..
Djur som bor i färskvattenkroppar befinner sig i ett konstant intag av vatten från floden eller dammen där de bor i sina kroppar, eftersom koncentrationen av blodplasma och andra kroppsvätskor har en mycket högre koncentration än vatten..
Arten av fisk Carassius auratus lever i sötvattenmiljöer. En person som har en massa på 100 gram kan få cirka 30 gram vatten per dag tack vare rörelsen av vatten inuti kroppen. Fisken har energidyra system för att kontinuerligt kasta överflödigt vatten.
I mag-tarmsystemet hos djur måste fenomenet osmos förekomma för att det ska fungera ordentligt. Matsmältningskanalen utsöndrar en betydande mängd vätska (i storleksordningen liter) som måste återabsorberas av osmos av cellerna som täcker tarmarna.
Om detta system inte utför sitt arbete kan allvarliga diarréhändelser inträffa. Förlängning av detta fel kan leda till uttorkning av patienten..
Volymen vatten inuti cellerna beror på koncentrationen av både den inre och yttre miljön, och flödet orkestreras av fenomenen diffusion och osmos..
Om en djurcell (som en erytrocyt) placeras i ett medium som tillåter vatten att tränga in, kan det spricka. Däremot har växtceller en vägg som skyddar dem från osmotisk stress.
I själva verket utnyttjar icke-träiga växter detta tryck som genereras av passivt inträde av vatten. Detta tryck hjälper till att hålla olika växtorgan, såsom löv, turgid. Så snart vattnet börjar lämna cellerna förlorar cellen turgor och vissnar.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.