Γιατί είναι ότι όταν αγοράζετε μια φρέσκια πιπεριά είναι τραγανή, και όμως λίγες μέρες αργότερα γίνεται μαλακή; Τι κάνει το φυτό να μαραθεί όταν ξεχάσετε να το ποτίσετε; Αυτοί οι μετασχηματισμοί έχουν να κάνουν με την απώλεια νερού. Η κυκλοφορία του νερού είναι πολύ σημαντική στα φυτικά κύτταρα (και στα ζωικά κύτταρα). Η διάχυση του νερού ονομάζεται ώσμωση.
Τι είναι η Όσμωση;
Η όσμωση είναι η διάχυση του νερού σε μια ημι-διαπερατή μεμβράνη. Το νερό ρέει κάτω από μια κλίση συγκέντρωσης και προς μια περιοχή που έχει υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας.
Για παράδειγμα, εάν υπήρχαν δύο περιοχές συνδεδεμένες με μεμβράνη και η μία (Α) περιείχε περισσότερη διαλυτή ουσία από την άλλη (Β), τότε το νερό θα ρέει από το Β στο Α.
Τονισμός εναντίον Οσμωτικότητα
Η ικανότητα μιας λύσης να κάνει την κίνηση του νερού καλείται τονικότητα. Η τονικότητα μιας λύσης σχετίζεται με αυτήν οσμωτικότητα, που είναι η συνολική συγκέντρωση της διαλυμένης ουσίας.
Ένα διάλυμα με χαμηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας έχει χαμηλότερη οσμωτικότητα από εκείνη που περιέχει υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας. Όποτε δύο διαλύματα διαχωρίζονται από μια ημιπερατή μεμβράνη που είναι διαπερατή στο νερό αλλά όχι για να διαλυθεί, το νερό θα κινείται πάντα από την πλευρά με χαμηλή οσμωτικότητα προς την πλευρά με υψηλότερο οσμωτικότητα.
Τύποι τονικότητας
Υπάρχουν τρεις όροι που χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν τονικότητα κατά τη σύγκριση δύο λύσεων που διαχωρίζονται από μια μεμβράνη: υποτονική, υπερτονική και ισοτονική.
Στο παράδειγμα που συζητήθηκε παραπάνω, η περιοχή Α είναι υπερτονική στην περιοχή Β επειδή η περιοχή Α έχει υψηλότερη ωσμωτικότητα. Η περιοχή Β, από την άλλη πλευρά, είναι υποτονική στην περιοχή Α. Ο τονισμός μπορεί να ειπωθεί μόνο σε σχέση με άλλη περιοχή. Από μόνη της, μια λύση δεν μπορεί να έχει τονικότητα.
Το ισοτονικό αναφέρεται απλώς σε δύο περιοχές που διαχωρίζονται από μια μεμβράνη που έχει την ίδια οσμωτικότητα.
Τονισμός και κύτταρα
Μέχρι στιγμής, η τονικότητα έχει συζητηθεί μόνο σε δύο περιοχές που περιέχουν διαλυμένη ουσία που συνδέονται με ημιπερατή μεμβράνη, αλλά η τονικότητα και η κίνηση του νερού είναι πολύ σημαντικές για τα κύτταρα. Αντί για δύο περιοχές διαιρεμένες με μεμβράνη, μπορείτε να φανταστείτε ένα κελί που τοποθετείται σε ένα υγρό. Υπάρχουν δύο περιοχές: μία μέσα στο κελί και μία έξω από το κελί. Το υγρό έξω από το κύτταρο ονομάζεται εξωκυτταρικό υγρό.
Κύτταρα ζώων
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα ζωικό κύτταρο σε υποτονικό διάλυμα;
- Θυμηθείτε, το νερό μετακινείται από μια περιοχή χαμηλής οσμωτικότητας σε μια περιοχή υψηλής οσμωτικότητας. Σε αυτήν την περίπτωση, δεδομένου ότι το εξωκυτταρικό υγρό έχει χαμηλή οσμωτικότητα, το νερό θα έτρεχε μέσα στο κελί. Στη συνέχεια, το κελί θα επεκταθεί και τελικά λύεται ή θα σκάσει.
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα ζωικό κύτταρο σε υπερτονικό διάλυμα;
- Σε αυτήν την περίπτωση, το νερό θα βγει από το κελί αφού το κύτταρο έχει χαμηλότερη οσμωτικότητα από το εξωκυτταρικό υγρό. Ως αποτέλεσμα, το κύτταρο θα συρρικνώθηκε σε αυτό που ονομάζεται πλασμόλυση.
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα ζωικό κύτταρο σε ισοτονικό διάλυμα;
- Η οσμωτικότητα και των δύο υγρών είναι ίση. Ως εκ τούτου, αν και το νερό διαχέεται μέσα και έξω, δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στον όγκο του κελιού.
Φυτικά κύτταρα
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα φυτικό κύτταρο σε υποτονικό διάλυμα;
- Το νερό κινείται από μια περιοχή χαμηλής οσμωτικότητας (εξωκυτταρικό υγρό) σε μια περιοχή υψηλής οσμωτικότητας (μέσα στο κελί). Στη συνέχεια, το κελί θα επεκταθεί. Σε αντίθεση με ένα ζωικό κύτταρο, το φυτικό κύτταρο δεν σκάει. Αυτό συμβαίνει επειδή τα φυτικά κύτταρα έχουν ένα άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα γύρω από τη μεμβράνη του πλάσματος. Με το πρήξιμο με νερό γίνονται θολό.
- Οι υποτονικές λύσεις διατηρούν τα λαχανικά όπως πιπεριές καθαρές.
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα φυτικό κύτταρο σε υπερτονικό διάλυμα;
- Το νερό θα φύγει από το κελί αφού το κύτταρο έχει χαμηλότερη οσμωτικότητα από το εξωκυτταρικό υγρό. Ως αποτέλεσμα, το κελί θα συρρικνωθεί.
Τι συμβαίνει όταν τοποθετείτε ένα φυτικό κύτταρο σε ισοτονικό διάλυμα;
- Η οσμωτικότητα και των δύο υγρών είναι ίση. Αν και το νερό διαχέεται μέσα και έξω, δεν υπάρχει καθαρή αλλαγή στον όγκο του κελιού.