Повечето хора знаят, че растенията се нуждаят от вода, за да останат живи, но измислянето колко често да ги полива може да бъде сложно както за ботаниците, така и за любителите на растенията. Един прост трик е да маркирате календара, когато поливате растението си, след което изчакайте, докато започне да увяхва, за да изчислите колко време да чакате между сесиите за поливане. Идеалният момент е точно преди растението да изсъхне.
Науката зад това защо работи? Клетъчни мембрани и осмоза.
Всички клетки трябва да преместват молекули във и извън клетката. Някои от механизмите за постигане на това изискват от клетката да използва енергия, като например настройване на помпи в клетъчната мембрана за транспортиране на молекули.
Дифузия е начин да се преместят някои молекули през мембраната безплатно - от области с по-висока концентрация на разтворени вещества до по-ниска концентрация - без да се изисква клетката да изразходва ценна енергия. Осмозата много прилича на дифузия, но вместо да движи молекулите или разтвореното вещество, тя премества разтворителя, който е чиста вода.
Процес на осмоза
Полупропускливи мембрани, като тези, открити в животински и растителни клетки, отделете вътрешността на клетката от това, което е извън клетката. Процесът на осмоза движи молекулите на водата през полупропусклива мембрана когато има градиент на концентрация, такъв че има различни концентрации на разтворено вещество от всяка страна на биологичната мембрана.
Осмотичното налягане просто ще движи водните молекули през мембраната, докато разтвореното вещество (молекулата, разтворена във водата) достигне равновесие. В този момент количеството разтворено вещество и разтворител (вода) са равни от всяка страна на мембраната.
Например, помислете за разтвор на солена вода, където солта се разтваря във вода през мембрана. Ако има по-висока концентрация на сол от едната страна на мембраната, водата се движи от по-малката солена страна през мембраната до по-солена страна, докато двете страни на мембраната са еднакво солени.
Три вида примери за осмоза
Процесът на осмоза може да накара клетките да се свият или разширят (или да останат същите) с движението на водните молекули. Осмозата засяга клетките по различен начин в зависимост от вида на разтвора, за който става въпрос.
В случай на a хипертоничен разтвор, има повече разтворено вещество извън клетката, отколкото вътре в клетката. За да изравни това, водни молекули напуснете клетката, движейки се към страната на мембраната с по-висока концентрация на разтворено вещество. Тази загуба на вода кара клетката да се свие.
Ако решението е a хипотоничен разтвор, има повече разтворено вещество в клетката, отколкото извън клетката. За да се намери равновесие, молекулите на водата се придвижват в клетката, което води до разширяване на клетката с увеличаване на обема на водата в клетката.
An изотоничен разтвор има еднакво количество разтворено вещество от двете страни на клетъчната мембрана, така че тази клетка вече е в равновесие. Той ще остане стабилен, нито ще се свива, нито ще се подува.
Как осмозата влияе на клетките
Добър модел за разбиране как процесът на осмоза засяга човешките клетки е червените кръвни клетки. Тялото работи усилено за поддържане изотонични условия така че вашите червени кръвни клетки да останат в равновесие, нито да се свиват, нито да се подуват.
При силно хипертонични условия червените кръвни клетки се свиват, което може да убие червените кръвни клетки. Силно хипотоничните състояния не са по-добри, тъй като червените кръвни клетки могат да се подуят, докато не се спукат, което се нарича лизис.
В растителна клетка, която има твърда клетъчна стена извън клетъчната мембрана, осмозата ще привлича вода в клетката само до определена точка. Растението съхранява тази вода в централната си вакуола. Вътрешното налягане на централата, т.нар тургор налягане, предотвратява навлизането на твърде много вода в клетката за съхранение във вакуолата.
Помните ли онова растение, което трябва да поливате? Увяхва без достатъчно поливане, защото растението губи тургорно налягане.