Die meisten Menschen wissen, dass Pflanzen Wasser brauchen, um am Leben zu bleiben, aber herauszufinden, wie oft sie gegossen werden müssen, kann für Botaniker und Pflanzenliebhaber gleichermaßen schwierig sein. Ein einfacher Trick besteht darin, den Kalender zu markieren, wenn Sie Ihre Pflanze gießen, und warten Sie dann, bis er zu welken beginnt, um zu berechnen, wie lange Sie zwischen den Bewässerungssitzungen warten müssen. Der ideale Zeitpunkt ist kurz bevor die Pflanze verwelkt.
Die Wissenschaft dahinter, warum das funktioniert? Zellmembranen und Osmose.
Alle Zellen müssen Moleküle in die Zelle hinein und aus ihr heraus bewegen. Einige der Mechanismen, um dies zu erreichen, erfordern, dass die Zelle Energie verbraucht, z. B. das Einrichten von Pumpen in der Zellmembran, um Moleküle zu transportieren.
Diffusion ist eine Möglichkeit, einige Moleküle kostenlos durch eine Membran zu bewegen – von Bereichen mit höherer Konzentration an gelösten Stoffen zu niedrigeren Konzentrationen – ohne dass die Zelle wertvolle Energie verbrauchen muss. Osmose ist der Diffusion sehr ähnlich, aber anstatt die Moleküle oder gelösten Stoffe zu bewegen, bewegt sie das Lösungsmittel, das reines Wasser ist.
Prozess der Osmose
Semipermeable Membranen, wie sie in Tier- und Pflanzenzellen, trennen das Innere der Zelle von dem, was sich außerhalb der Zelle befindet. Der Prozess der Osmose bewegt Wassermoleküle über die Semipermeable Membran wenn es einen Konzentrationsgradienten gibt, so dass auf jeder Seite der biologischen Membran unterschiedliche Konzentrationen des gelösten Stoffes vorliegen.
Osmotischer Druck bewegt einfach die Wassermoleküle über die Membran, bis der gelöste Stoff (das im Wasser gelöste Molekül) ein Gleichgewicht erreicht. An diesem Punkt sind die Menge an gelöstem Stoff und Lösungsmittel (Wasser) auf jeder Seite der Membran gleich.
Betrachten Sie zum Beispiel eine Salzwasserlösung, bei der Salz über eine Membran in Wasser gelöst ist. Befindet sich auf einer Seite der Membran eine höhere Salzkonzentration, bewegt sich das Wasser von der weniger salzige Seite über die Membran auf die salzigere Seite, bis beide Seiten der Membran gleich salzig sind.
Drei Arten von Osmose-Beispielen
Der Prozess der Osmose kann dazu führen, dass Zellen mit der Bewegung der Wassermoleküle schrumpfen oder sich ausdehnen (oder gleich bleiben). Osmose wirkt sich je nach Art der Lösung unterschiedlich auf die Zellen aus.
Im Fall von a hypertonische Lösung, es gibt mehr gelöste Stoffe außerhalb der Zelle als innerhalb der Zelle. Um dies auszugleichen, Wassermoleküle verlassen die Zelle und bewegen sich in Richtung der Seite der Membran mit einer höheren Konzentration an gelösten Stoffen. Durch diesen Wasserverlust schrumpft die Zelle.
Wenn die Lösung a. ist Hypotonische Lösung, gibt es mehr gelöste Stoffe innerhalb der Zelle als außerhalb der Zelle. Um ein Gleichgewicht zu finden, bewegen sich Wassermoleküle in die Zelle, wodurch sich die Zelle mit zunehmendem Wasservolumen in der Zelle ausdehnt.
Ein isotonische Lösung hat auf beiden Seiten der Zellmembran die gleiche Menge an gelöstem Stoff, sodass diese Zelle bereits im Gleichgewicht ist. Es bleibt stabil, schrumpft nicht und quillt nicht.
Wie Osmose Zellen beeinflusst
Ein gutes Modell, um zu verstehen, wie sich der Osmoseprozess auf menschliche Zellen auswirkt, ist das rote Blutkörperchen. Der Körper arbeitet hart, um ihn zu erhalten isotonische Bedingungen damit Ihre roten Blutkörperchen im Gleichgewicht bleiben und weder schrumpfen noch anschwellen.
Unter stark hypertonen Bedingungen schrumpfen die roten Blutkörperchen, was die roten Blutkörperchen abtöten kann. Stark hypotonische Zustände sind nicht besser, da die roten Blutkörperchen anschwellen können, bis sie platzen, was als. bezeichnet wird Lyse.
In einer Pflanzenzelle, die eine starre Zellenwand Außerhalb der Zellmembran zieht Osmose nur bis zu einem bestimmten Punkt Wasser in die Zelle. Dieses Wasser speichert die Pflanze in ihrer zentralen Vakuole. Der Innendruck der Pflanze, genannt Turgordruck, verhindert, dass zu viel Wasser zur Speicherung in der Vakuole in die Zelle eindringt.
Erinnerst du dich an die Pflanze, die du gießen musstest? Es verwelkt ohne ausreichendes Gießen, weil die Pflanze den Turgordruck verliert.