De flesta vet att växter behöver vatten för att hålla sig vid liv, men att räkna ut hur ofta de ska vattnas kan vara svårt för både botanister och växtentusiaster. Ett enkelt knep är att markera kalendern när du vattnar din växt och vänta sedan tills den börjar vissna för att beräkna hur länge du ska vänta mellan vattensessionerna. Den ideala tidpunkten är precis innan anläggningen skulle vissna.
Vetenskapen bakom varför detta fungerar? Cellmembran och osmos.
Alla celler behöver flytta molekyler in i och ut ur cellen. Några av mekanismerna för att åstadkomma detta kräver att cellen använder energi, såsom att ställa in pumpar i cellmembranet för att transportera molekyler.
Diffusion är ett sätt att förflytta vissa molekyler över ett membran gratis - från områden med högre koncentration av lösta ämnen till lägre koncentration - utan att cellen behöver spendera värdefull energi. Osmos är ungefär som diffusion, men istället för att flytta molekylerna eller lösningen flyttar det lösningsmedlet, som är rent vatten.
Process för osmos
Semipermeabla membran, som de som finns i djur- och växtceller, separera det inre av cellen från det som finns utanför cellen. Processen med osmos flyttar vattenmolekyler över semipermeabelt membran när det finns en koncentrationsgradient så att det finns olika koncentrationer av löst ämne på varje sida av det biologiska membranet.
Osmotiskt tryck flyttar helt enkelt vattenmolekylerna över membranet tills det lösta ämnet (molekylen upplöst i vattnet) når jämvikt. Vid denna tidpunkt är mängden löst ämne och lösningsmedel (vatten) lika på varje sida av membranet.
Tänk till exempel på en lösning av saltvatten där salt löses upp i vatten över ett membran. Om det finns en högre koncentration av salt på ena sidan av membranet rör sig vattnet från det mindre salt sida över membranet till den saltare sidan tills båda sidor av membranet är lika salta.
Tre typer av osmosexempel
Processen med osmos kan orsaka att celler krymper eller expanderar (eller förblir desamma) med vattenmolekylernas rörelse. Osmos påverkar cellerna olika beroende på vilken typ av lösning det är fråga om.
I fallet med a hypertonisk lösning, det finns mer löst ämne utanför cellen än inuti cellen. För att utjämna detta, vattenmolekyler lämna cellen, rör sig mot sidan av membranet med en högre koncentrerad lösning. Denna vattenförlust får cellen att krympa.
Om lösningen är en hypotonisk lösning, det finns mer löst inuti cellen än utanför cellen. För att hitta jämvikt rör sig vattenmolekyler in i cellen, vilket får cellen att expandera när vattenvolymen inuti cellen ökar.
Ett isoton lösning har samma mängd löst ämne på båda sidor av cellmembranet, så denna cell är redan i jämvikt. Det kommer att förbli stabilt, varken krympa eller svälla.
Hur osmos påverkar celler
En bra modell för att förstå hur osmosprocessen påverkar mänskliga celler är de röda blodkropparna. Kroppen arbetar hårt för att underhålla isotoniska förhållanden så att dina röda blodkroppar förblir i jämvikt, varken krymper eller svullnar.
Under mycket hypertoniska förhållanden krymper de röda blodkropparna, vilket kan döda de röda blodkropparna. Mycket hypotoniska tillstånd är inte bättre eftersom de röda blodkropparna kan svälla tills de spricker, vilket kallas lys.
I en växtcell, som har en stel cellvägg utanför cellmembranet drar osmos vatten in i cellen endast till en viss punkt. Anläggningen lagrar detta vatten i sin centrala vakuum. Anläggningens inre tryck, kallat turgortryckförhindrar att för mycket vatten kommer in i cellen för lagring i vakuolen.
Kommer du ihåg den växten du behövde vattna? Det tappar utan tillräckligt med vattning eftersom växten tappar turgortryck.