De fleste mennesker ved, at planter har brug for vand for at holde sig i live, men det kan være vanskeligt for botanikere og planteentusiaster at finde ud af, hvor ofte de skal vandes. Et simpelt trick er at markere kalenderen, når du vander din plante, og vent derefter, indtil den begynder at visne, for at beregne, hvor længe du skal vente mellem vandingssessioner. Den ideelle timing er lige før planten ville visne.
Videnskaben bag hvorfor dette fungerer? Cellemembraner og osmose.
Alle celler har brug for at flytte molekyler ind og ud af cellen. Nogle af mekanismerne til at opnå dette kræver, at cellen bruger energi, såsom at oprette pumper i cellemembranen til at transportere molekyler.
Diffusion er en måde at flytte nogle molekyler over en membran gratis - fra områder med højere koncentration af opløste stoffer til lavere koncentration - uden at kræve, at cellen bruger værdifuld energi. Osmose er meget lig diffusion, men i stedet for at flytte molekylerne eller opløste, flytter det opløsningsmidlet, som er rent vand.
Osmoseproces
Semipermeable membraner, som dem der findes i dyre- og planteceller, adskille det indre af cellen fra det, der er uden for cellen. Processen med osmose bevæger vandmolekyler på tværs af semipermeabel membran når der er en koncentrationsgradient sådan, at der er forskellige koncentrationer af opløst stof på hver side af den biologiske membran.
Osmotisk tryk vil simpelthen flytte vandmolekylerne over membranen, indtil det opløste stof (molekylet opløst i vandet) når ligevægt. På dette tidspunkt er mængden af opløst stof og opløsningsmiddel (vand) lig på hver side af membranen.
Overvej f.eks. En opløsning af saltvand, hvor salt opløses i vand over en membran. Hvis der er en højere koncentration af salt på den ene side af membranen, bevæger vandet sig fra det mindre salt side over membranen til den saltere side, indtil begge sider af membranen er lige salt.
Tre typer eksempler på osmose
Processen med osmose kan få celler til at krympe eller ekspandere (eller forblive de samme) med vandmolekylernes bevægelse. Osmose påvirker celler forskelligt afhængigt af typen af løsning.
I tilfælde af a hypertonisk opløsning, der er mere opløst stof uden for cellen end inde i cellen. For at udligne dette, vandmolekyler forlader cellen, bevæger sig mod siden af membranen med en højere koncentration af opløst stof. Dette vandtab får cellen til at krympe.
Hvis løsningen er en hypotonisk opløsning, der er mere opløst stof inde i cellen end uden for cellen. For at finde ligevægt bevæger vandmolekyler sig ind i cellen, hvilket får cellen til at ekspandere, når vandvolumenet inde i cellen øges.
En isotonisk løsning har den samme mængde opløst stof på begge sider af cellemembranen, så denne celle er allerede i ligevægt. Det vil forblive stabilt, hverken krympe eller hævede.
Hvordan osmose påvirker celler
En god model til at forstå, hvordan osmoseprocessen påvirker humane celler, er de røde blodlegemer. Kroppen arbejder hårdt for at vedligeholde isotoniske forhold så dine røde blodlegemer forbliver i ligevægt, hverken krymper eller hæver.
Under stærkt hypertoniske forhold krymper de røde blodlegemer, hvilket kan dræbe de røde blodlegemer. Meget hypotone tilstande er ikke bedre, da de røde blodlegemer kan svulme op, indtil de brister, hvilket kaldes lysis.
I en plantecelle, der har en stiv cellevæg uden for cellemembranen vil osmose kun trække vand ind i cellen til et bestemt punkt. Anlægget opbevarer dette vand i dets centrale vakuum. Anlæggets indre tryk kaldes turgortrykforhindrer for meget vand i at komme ind i cellen til opbevaring i vakuolen.
Husk den plante, du havde brug for til vand? Det vilter uden nok vanding, fordi planten mister turgortryk.