Osmosas

Osmoso apibrėžimas

Osmozė - tai spontaniškas tirpiklio (kuris biologinėse sistemose yra vanduo) patekimas iš tirpalo, kuriame tirpios medžiagos yra labiau atskiestos, į tą, kuriame jos yra labiau koncentruotos; šis judėjimas - kuris vyksta per pusiau pralaidžią membraną - tęsiasi tol, kol pasiekiama pusiausvyros situacija, kai abu tirpalai įgyja ir palaiko tą pačią koncentraciją.

Praktinis pavyzdys

Norėdami geriau paaiškinti osmoso sąvoką, įsivaizduokime, kad mes turime talpyklą, padalintą į du vienodo tūrio skyrius (A ir B) pusiau pralaidžia membrana (tai yra, pralaidžia tik tirpikliui - šiuo atveju vandeniui, o ne A skyrius yra vandeninis tirpalas, kuriame ištirpintas šaukštas gliukozės, o B dalyje yra vienodo tūrio vandeninis tirpalas, kuriame ištirpinti trys šaukštai gliukozės (todėl jis yra labiau koncentruotas). Skirtumas sukuria gliukozės koncentracijos gradientą membranos šonuose ir, kadangi šis cukrus negali jo kirsti, pusiausvyra pasiekiama, kai vanduo iš A skyriaus (kur gliukozė labiau praskiedžiama) patenka į B skyrių (kur jo yra daugiau) ). Jei pageidaujate, taip pat galima sakyti, kad vanduo osmoso būdu pereina iš tirpalo, kuriame jis yra labiau koncentruotas (A), į tą, kuriame jis yra mažiau koncentruotas (B).

Po šio srauto vandens lygis B didėja ir mažėja, o tarp jų atsiranda tam tikras lygio skirtumas. Šis reiškinys baigiasi, kai abu tirpalai pasiekia tą pačią koncentraciją ir palaiko ją pastovią.

Hipotoniniai, izotoniniai ir hipertoniniai tirpalai

Paimant du tirpalus, turinčius skirtingą molinę koncentraciją (juose ištirpusių skirtingų dalelių skaičių), tirpalas, kurio mažiausia molinė koncentracija yra apibrėžiamas kaip hipotoninis, o labiau koncentruotas - hipertoninis. Du tirpalai yra izotoniniai (arba ekvimoliniai), kai jų koncentracija yra vienoda.

Ką tik pateiktame pavyzdyje tirpalas B yra hipertoninis (todėl jame yra daugiau tirpių medžiagų) nei kitas (apibrėžtas kaip hipotoninis); todėl įprastomis sąlygomis tirpiklis osmoso būdu juda iš hipotoninio į hipertoninį tirpalą. Kalbėjome apie standartines sąlygas, nes žaidžiant su fizikos dėsniais galima apversti pačią osmoso sampratą ir palankiai vertinti tirpiklio perėjimą nuo labiausiai praskiestos koncentracijos iki didžiausios koncentracijos (atvirkštinė osmozė).

Osmosinis slėgis ir atvirkštinė osmozė

Kaip nurodyta iki šiol, grynasis tirpiklio srautas, susidaręs dėl osmoso, tęsiasi tol, kol abu tirpalai pasiekia tą pačią koncentraciją. Na, šį judesį galima sustabdyti, sustabdyti ar net pakeisti, spaudžiant didžiausios koncentracijos skyrių.

Ankstesniame pavyzdyje pakanka įstumti stūmoklį į skyrių B (kurį prisimename esant didesnę koncentraciją) ir tam tikra jėga nuspausti jį žemyn, kad būtų lengviau tekėti vandeniui link A; šiuo atveju kalbame apie atvirkštinį osmosas.

Osmosinis slėgis yra slėgis, kuris tiksliai prieštarauja tirpiklio patekimui per pusiau pralaidžią membraną; todėl osmosui neutralizuoti reikia slėgio.

Dėl to, kas buvo pasakyta iki šiol, du izotoniniai tirpalai turi tą patį osmosinį slėgį; todėl reikia pabrėžti, kad osmosinis slėgis priklauso tik nuo dalelių skaičiaus tirpale, o ne nuo jų pobūdžio.

Osmosas ir žmogaus kūnas

Plazminės membranos, supančios žmogaus kūno ląsteles, iš tikrųjų yra pusiau pralaidžios membranos, kurios leidžia per osmosą tiesiogiai patekti į mažas molekules (pvz., Vandenį ir karbamidą), bet ne tas, kurių molekulinė masė didesnė ( pvz., baltymai, amino rūgštys ir cukrus). Todėl kūno skysčių osmosinis balansas yra būtinas, kad ląstelėms būtų užtikrinta optimali aplinka gyventi.

Jei mes paimame ląstelę kaip raudonąjį kraujo kūnelį ir panardiname į hipotoninį tirpalą, tai - osmoso būdu - patinsta (dėl vandens patekimo), dėl kurio ji gali net sprogti. Priešingai, jei panardinama į hipertoninis tirpalas ląstelė, kurią ji patiria dėl vandens patekimo į išorę, yra stipri dehidratacija, dėl kurios ji susiraukšlėja. Laimei, žmogaus organizme ląstelės yra panardintos į izotoninius tirpalus, atsižvelgiant į jų vidinę aplinką, ir yra įvairių sistemų, leidžiančių išlaikyti šiuos skysčius osmosinėje pusiausvyroje.

Osmosinis slėgis ir maisto laikymas

Akimirką pagalvokime apie naminę uogienę ... cukraus pridedama gausiai ne tik siekiant pagerinti jo skonį, bet ir, visų pirma, norint padidinti jo galiojimo laiką. Vis dėlto cukrus yra svarbus daugelio mikroorganizmų, dalyvaujančių produkto skilime, gyvybės elementas. Šį akivaizdų prieštaravimą panaikina pati osmoso sąvoka.

Jei taikysime šį dėsnį uogienei, iš tikrųjų, kadangi jo osmosinis slėgis yra daug didesnis, bakterijų ląstelės, esančios indelyje, praranda vandenį dėl osmoso, susiraukšlėja ir miršta (arba bent jau inaktyvuojamos). Dėl to hipertoninių tirpalų naudojimas padidina maisto laikymo laiką, nes sumažėja vandens prieinamumas visam gyvenimui ir mikroorganizmų dauginimasis. Osmoso dėsniai taip pat naudojami sūrymuose (kuriuose maistas panardinamas į hipertoninius tirpalus, kai tirpi medžiaga yra įprasta valgomoji druska). Kiti pavyzdžiai pateikiami kaparėliais (arba kitais maisto produktais, konservuotais druskoje) ir cukruotais vaisiais. Taigi, jei jums būtų įdomu, kodėl druska į kepsnius dedama tik išvirus, dabar turite atsakymą: jo buvimas ant žalios mėsos palankiai skatina sulčių ir tarpląstelinių sulčių išsiskyrimą, sumažindamas jų skonį; taip pat tam tikros daržovės, pavyzdžiui, baklažanai, apibarstomos druska ir paliekamos porai valandų pailsėti, kad tik osmosas išvalytų vandenį ir karčius skysčius.