אוסמוזה: הגדרה, תהליך, דוגמאות

רוב האנשים יודעים שצמחים זקוקים למים כדי להישאר בחיים, אך להבין כמה פעמים להשקות אותם יכול להיות מסובך עבור בוטנאים וחובבי צמחים כאחד. טריק פשוט אחד הוא לסמן את לוח השנה כשאתה משקה את הצמח שלך, ואז המתן עד שהוא מתחיל לנבול כדי לחשב כמה זמן לחכות בין הפעלת השקיה. התזמון האידיאלי הוא רגע לפני שהצמח ינבול.

המדע שמאחורי מדוע זה עובד? ממברנות תאים ו סְפִיגָה.

כל התאים צריכים להעביר מולקולות לתא ומחוצה לו. חלק מהמנגנונים להשגת זה מחייבים את התא להשתמש באנרגיה, כגון התקנת משאבות בקרום התא להובלת מולקולות.

ריכוך היא דרך להעביר מולקולות מסוימות על פני קרום בחינם - מאזורים של ריכוז גבוה יותר של מומסים לריכוז נמוך יותר - מבלי לדרוש מהתא לבזבז אנרגיה יקרה. אוסמוזה דומה מאוד לדיפוזיה, אך במקום להזיז את המולקולות, או המומס, היא מזיזה את הממס, שהוא מים טהורים.

ממברנות חדירות למחצה, כמו אלה שנמצאות ב תאים של בעלי חיים וצמחים, להפריד את פנים התא לבין מה שנמצא מחוץ לתא. תהליך האוסמוזה מעביר מולקולות מים על פני השטח קרום חדיר למחצה כשיש שיפוע ריכוז כזה שיש ריכוזי מומס שונים בכל צד של הקרום הביולוגי.

לחץ אוסמוטי פשוט יעבירו את מולקולות המים על פני הממברנה עד שהמומס (המולקולה המומסת במים) יגיע לשיווי משקל. בשלב זה, כמות המומס והממיס (מים) שווה בכל צד של הממברנה.

לדוגמא, שקול פתרון של מי מלח שבו מלח מומס במים על פני קרום. אם יש ריכוז גבוה יותר של מלח בצד אחד של הממברנה, המים נעים פחות צד מלוח על פני הממברנה לצד המלוח יותר עד ששני צידי הקרום מלוחים באותה מידה.

תהליך האוסמוזה יכול לגרום לתאים להתכווץ או להתרחב (או להישאר זהים) עם תנועת מולקולות המים. אוסמוזה משפיעה על תאים באופן שונה בהתאם לסוג התמיסה המדוברת.

במקרה של א פתרון היפרטוני, יש יותר מומס מחוץ לתא מאשר בתוך התא. כדי להשוות זאת, מולקולות מים לעזוב את התא, לנוע לכיוון הצד של הממברנה עם ריכוז מומס גבוה יותר. אובדן מים זה גורם לתא להתכווץ.

אם הפיתרון הוא פתרון היפוטוני, יש יותר מומס בתוך התא מאשר מחוץ לתא. כדי למצוא שיווי משקל, מולקולות מים עוברות לתא וגורמות לתא להתרחב ככל שנפח המים בתוך התא גדל.

An פתרון איזוטוני יש את אותה כמות של מומס משני צידי קרום התא, ולכן תא זה כבר נמצא בשיווי משקל. זה יישאר יציב, לא יתכווץ ולא יתנפח.

מודל טוב להבנה כיצד תהליך האוסמוזה משפיע על תאים אנושיים הוא כדוריות הדם האדומות. הגוף עובד קשה לתחזוקה תנאים איזוטוניים כך שתאי הדם האדומים שלך יישארו בשיווי משקל, לא יתכווצו ולא יתנפחו.

בתנאים היפרטוניים מאוד, כדוריות הדם האדומות מתכווצות, מה שעלול להרוג את כדוריות הדם האדומות. מצבים היפוטוניים מאוד אינם טובים יותר מכיוון שתאי הדם האדומים יכולים להתנפח עד שהם מתפוצצים, מה שנקרא תְמוּגָה.

בתא צמחי, שיש בו נוקשה דופן תא מחוץ לקרום התא, אוסמוזה תביא מים לתא רק לנקודה מסוימת. המפעל אוגר את המים הללו בחלל הריק המרכזי שלו. הלחץ הפנימי של המפעל, נקרא לחץ טורגור, מונע יותר מדי מים להיכנס לתא לאחסון בוואקום.

זוכר את הצמח ההוא שהיית צריך להשקות? היא נובלת ללא השקיה מספקת מכיוון שהצמח מאבד לחץ טורגור.