Οι περισσότεροι άνθρωποι γνωρίζουν ότι τα φυτά χρειάζονται νερό για να παραμείνουν ζωντανοί, αλλά το να καταλάβεις πόσο συχνά το ποτίζεις μπορεί να είναι δύσκολο για τους βοτανολόγους και τους λάτρεις των φυτών. Ένα απλό τέχνασμα είναι να επισημάνετε το ημερολόγιο όταν ποτίζετε το φυτό σας και, στη συνέχεια, περιμένετε μέχρι να αρχίσει να μαραίνεται για να υπολογίσετε πόσο καιρό να περιμένετε μεταξύ των συνεδριών ποτίσματος. Ο ιδανικός συγχρονισμός είναι λίγο πριν μαραθεί το εργοστάσιο.
Η επιστήμη πίσω γιατί λειτουργεί; Κυτταρικές μεμβράνες και ώσμωση.
Όλα τα κύτταρα πρέπει να μεταφέρουν μόρια μέσα και έξω από το κύτταρο. Μερικοί από τους μηχανισμούς για να επιτευχθεί αυτό απαιτούν από το κύτταρο να χρησιμοποιεί ενέργεια, όπως η εγκατάσταση αντλιών στην κυτταρική μεμβράνη για τη μεταφορά μορίων.
Διάχυση είναι ένας τρόπος να μετακινήσετε μερικά μόρια σε μια μεμβράνη δωρεάν - από περιοχές υψηλότερης συγκέντρωσης διαλυμένων ουσιών σε χαμηλότερη συγκέντρωση - χωρίς να απαιτείται από το κύτταρο να δαπανήσει πολύτιμη ενέργεια. Η όσμωση μοιάζει πολύ με τη διάχυση, αλλά αντί να μετακινεί τα μόρια, ή τη διαλυμένη ουσία, μετακινεί τον διαλύτη, που είναι καθαρό νερό.
Διαδικασία όσμωσης
Ημιδιαπερατές μεμβράνες, όπως αυτές που βρίσκονται στο ζωικά και φυτικά κύτταρα, διαχωρίστε το εσωτερικό του κελιού από αυτό που βρίσκεται έξω από το κελί. Η διαδικασία της όσμωσης μετακινεί τα μόρια του νερού κατά μήκος του ημιπερατή μεμβράνη όταν υπάρχει βαθμίδα συγκέντρωσης έτσι ώστε να υπάρχουν διαφορετικές συγκεντρώσεις διαλυμένης ουσίας σε κάθε πλευρά της βιολογικής μεμβράνης.
Οσμωτική πίεση απλά θα μετακινήσουν τα μόρια του νερού κατά μήκος της μεμβράνης έως ότου η διαλυμένη ουσία (το μόριο διαλυμένο στο νερό) φτάσει στην ισορροπία. Σε αυτό το σημείο, η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας και του διαλύτη (νερό) είναι ίση σε κάθε πλευρά της μεμβράνης.
Για παράδειγμα, σκεφτείτε ένα διάλυμα αλμυρού νερού όπου το αλάτι διαλύεται σε νερό σε μια μεμβράνη. Εάν υπάρχει μεγαλύτερη συγκέντρωση αλατιού στη μία πλευρά της μεμβράνης, το νερό κινείται από το λιγότερο αλμυρή πλευρά κατά μήκος της μεμβράνης έως την πιο αλμυρή πλευρά έως ότου και οι δύο πλευρές της μεμβράνης είναι εξίσου αλμυρές.
Τρεις τύποι παραδειγμάτων όσμωσης
Η διαδικασία της όσμωσης μπορεί να κάνει τα κύτταρα να συρρικνωθούν ή να επεκταθούν (ή να παραμείνουν τα ίδια) με την κίνηση των μορίων του νερού. Η όσμωση επηρεάζει τα κύτταρα διαφορετικά ανάλογα με τον τύπο του εν λόγω διαλύματος.
Στην περίπτωση α υπερτονική λύση, υπάρχει περισσότερη διαλυμένη ουσία έξω από το κελί παρά στο εσωτερικό του κελιού. Για να το εξισώσουμε, μόρια νερού αφήστε το κελί, κινώντας προς την πλευρά της μεμβράνης με υψηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας. Αυτή η απώλεια νερού αναγκάζει το κύτταρο να συρρικνωθεί.
Εάν η λύση είναι υποτονική λύση, υπάρχει περισσότερη διαλυμένη ουσία μέσα στο κελί από ότι έξω από το κελί. Για να βρεθεί ισορροπία, τα μόρια νερού μετακινούνται μέσα στο κελί, προκαλώντας την ανάπτυξη του κυττάρου καθώς αυξάνεται ο όγκος του νερού μέσα στο κελί.
Ενα ισοτονική λύση έχει την ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας και στις δύο πλευρές της κυτταρικής μεμβράνης, έτσι αυτό το κύτταρο βρίσκεται ήδη σε ισορροπία. Θα παραμείνει σταθερό, ούτε συρρικνωμένο ούτε πρήξιμο.
Πώς επηρεάζει η Όσμωση τα κύτταρα
Ένα καλό μοντέλο για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η διαδικασία της όσμωσης επηρεάζει τα ανθρώπινα κύτταρα είναι τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Το σώμα εργάζεται σκληρά για συντήρηση ισοτονικές συνθήκες έτσι ώστε τα ερυθρά αιμοσφαίρια σας να παραμείνουν σε ισορροπία, ούτε να συρρικνωθούν ούτε να πρηστούν.
Υπό εξαιρετικά υπερτονικές συνθήκες, τα ερυθρά αιμοσφαίρια συρρικνώνονται, γεγονός που μπορεί να σκοτώσει τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Οι εξαιρετικά υποτονικές καταστάσεις δεν είναι καλύτερες, καθώς τα ερυθρά αιμοσφαίρια μπορούν να διογκωθούν έως ότου εκραγούν, κάτι που ονομάζεται λύση.
Σε ένα φυτικό κύτταρο, το οποίο έχει άκαμπτο κυτταρικό τοίχωμα έξω από την κυτταρική μεμβράνη, η όσμωση θα τραβήξει νερό μέσα στο κύτταρο μόνο σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Το εργοστάσιο αποθηκεύει αυτό το νερό στο κεντρικό κενό. Η εσωτερική πίεση του φυτού, που ονομάζεται πίεση turgor, εμποδίζει την είσοδο πάρα πολύ νερού στο κελί για αποθήκευση στο κενό.
Θυμάστε ότι το φυτό χρειάστηκε να ποτίσετε; Μαραίνει χωρίς αρκετό πότισμα επειδή το φυτό χάνει την πίεση turgor.