Osmoseprosess, typer, forskjeller med diffusjon og eksempler

De osmose Det er et passivt fenomen med vannforskyvning gjennom en membran. Dette kan være en cellemembran, et epitel eller en kunstig membran. Vannet mobiliseres fra et lavt osmotisk trykkområde (eller hvor vannet er rikere) til regionen med større osmotisk trykk (eller hvor vannet er mindre rikelig).

Denne prosessen er av biologisk relevans og orkester en serie fysiologiske prosesser, både hos dyr og planter.

Kilde: Opentax [CC av 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenser/av/4.0)]

Den første forskeren i rapportering av det osmotiske fenomenet var Abbé Jean Antoine Nollet. I 1748 jobbet Nollet med dyrecellemembraner og la merke til at når rent vann ble plassert på den ene siden av membranen og på den andre siden en løsning med utvannede elektrolytter, flyttet vannet til regionen med oppløste stoffer.

Dermed ble passering av vann til fordel for konsentrasjonsgradienten beskrevet og osmose ble kalt. Begrepet kommer fra greske røtter Osmos, Hva betyr det trykk.

I 1877 gjennomførte Wilhelm Pfeller de første studiene på osmotisk trykk. Den eksperimentelle utformingen involverte bruk av en "membran" av kobberferrocyanid på overflaten av et porøst leirglass, og ga opphav til en membran som tillot passering av vannmolekyler.

Pfellers kunstige membraner var sterke nok til å tåle betydelige osmotiske trykk og ikke kollapse. Denne forskeren kan konkludere med at det osmotiske trykket er proporsjonalt med den oppløste konsentrasjonen.

[TOC]

Prosess

Bevegelse av vann gjennom en membran fra en lav konsentrasjonssone til en høy konsentrasjonssone kalles osmose. Denne prosessen skjer fra et område med det laveste osmotiske trykket mot det høyeste osmotiske trykket.

Til å begynne med kan denne uttalelsen være forvirrende - og til og med motstridende. Vi er vant til den passive bevegelsen av "Alto til Bajo". For eksempel kan varme være fra høye til lave temperaturer, glukosediffunderer fra høykonsentrasjonsregioner til mindre konsentrerte områder, og så videre.

Som vi nevnte, beveger vannet seg av fenomenet osmose fra lavt trykk til høyt trykk. Dette skjer fordi vann er rikere per volumenhet der oppløsningen er mindre rikelig.

Det vil si under osmosen blir vannet mobilisert der hun  (vann) er rikere der det er mindre rikelig. Derfor må fenomenet forstås fra vannperspektivet.

Det er viktig å huske at osmose styrer bevegelsen av vann gjennom membranene og påvirker ikke bevegelsen av oppløste stoffer direkte. Når oppløsninger sprer seg, gjør de det etter gradientene av sin egen kjemiske konsentrasjon. Bare vannet følger den osmotiske trykkkonsentrasjonsgradienten.

Kan tjene deg: Biuret: foundation, reagenser, prosedyre, bruk

Osmotisk trykk

Press?

Et av de mest forvirrede aspektene når man forstår osmoseprosessen er bruken av ordet Press. For å unngå Bewilder.

For eksempel har en 1 m konsentrasjonsglukoseløsning et osmotisk trykk på 22 atm. Imidlertid "utnytter ikke løsningen" glassflasker og kan lagres på samme måte som rent vann fordi en isolert løsning ikke oversettes til hydrostatisk trykk.

Begrepet trykk brukes bare av en historisk ulykke, siden de første forskerne som studerte disse fenomenene var fysiske og kjemiske.

Således, hvis to løsninger som er forskjellige i deres osmotiske trykk, er atskilt med en membran, vil hydrostatisk trykk bli opprettet.

Osmotisk og hydrostatisk trykk

Osmoseprosessen fører til dannelse av hydrostatisk trykk. Trykkforskjellen fører til nivået på den mest konsentrerte løsningen, da vannet sprer seg mot dette. Økningen i kontinuerlig vannstand til nettets bevegelse er lik null.

En nettostrøm oppnås når det hydrostatiske trykket i rom II er tilstrekkelig til å tvinge vannmolekylene til å gå tilbake til atferd I, i samme hastighet som osmose får molekylene til å bevege seg fra rom I til II til II til.

Til vanntrykket forårsaket av partiklene (fra rom I til II) kalles osmotisk trykk av løsningen i rom II.

Hvordan strømmer vann i celler kontrollerer?

Takket være det osmotiske fenomenet, kan vann bevege seg gjennom cellemembraner passivt. Historisk sett er det kjent at dyr mangler et aktivt vanntransportsystem for å kontrollere strømmen av dette stoffet.

Imidlertid kan aktive oppløst transportsystemer endre retningen på vannforskyvning mot en gunstig retning. På denne måten er aktiv oppløst transport en måte som dyr bruker sin metabolske energi for å kontrollere vanntransport.

Kvantifisering

Det er matematiske formler som tillater måling av hastigheten som vannet vil krysse membranene ved osmose. Ligningen for å beregne den er som følger:

Det kan tjene deg: Parapatrisk spesifikasjon: Hva er og eksempler

Vann osmotisk transporthastighet = k (π₁-Π₂ / X). Hvor π₁ og π₂ De er det osmotiske trykk på løsningene på begge sider av membranen og x er avstanden som skiller dem.

Forholdet (π₁-Π₂ / X) er kjent som osmotisk trykk eller osmotisk trykkgradient.

Ligningens siste periode er k er proporsjonalitetskoeffisienten som avhenger av temperaturen og membranpermeabiliteten.

Diffusjonsforskjeller

Hva er diffusjon?

Diffusjon skjer ved den tilfeldige termiske bevegelsen av oppløst eller suspenderte molekyler, noe som forårsaker spredning fra regionene med konsentrasjoner hevet til den laveste. Diffusjonshastigheten kan beregnes ved Ficks ligning.

Det er en eksergonisk prosess på grunn av økningen i entropi representert ved tilfeldig fordeling av molekyler.

I tilfelle at stoffet er en elektrolytisk, bør tas i betraktning - i tillegg til konsentrasjonene - den totale belastningsforskjellen mellom de to rommene.

Osmose er et spesielt tilfelle av formidling

Diffusjon og osmose er ikke motsatte termer, mye mindre gjensidig utelukkende konsepter.

Vannmolekyler har evnen til å bevege seg raskt gjennom cellemembraner. Som vi forklarer, spredte de seg fra et lavt konsentrasjonsregion til en høy konsentrasjon i en prosess som kalles osmose.

Vi virker rart å snakke om "vannkonsentrasjon", men dette stoffet oppfører seg som alle andre stoffer. Det vil si formidle til fordel for konsentrasjonsgradienten.

Noen forfattere bruker imidlertid begrepet "vannforstilling" som synonymt med osmose. Bruk det bokstavelig talt på biologiske systemer kan være feil, siden det er vist at osmosehastigheten gjennom biologiske membraner er større enn hva som kan forvente av en enkel diffusjonsprosess.

I noen biologiske systemer går vann gjennom enkel diffusjon gjennom cellemembranen. Noen celler har imidlertid spesielle kanaler for vannpassasje. Det viktigste kalles akvaporiner, noe som øker vannstrømmen gjennom membranen.

Eksempler

Innen biologiske systemer er bevegelsen av vann gjennom cellemembraner avgjørende for å forstå dusinvis av fysiologiske prosesser. Noen eksempler er:

Osmotisk utveksling i ferskvannsfisk

Et interessant eksempel på rollen til dyr osmose er utveksling av vann som oppstår i fisk som lever i friskt vann.

Kan tjene deg: grener av biokjemi

Dyrene som bebor ferskvannskropper er i et konstant vannuttak fra elven eller dammen der de bor inn i kroppene sine, siden konsentrasjonen av blodplasma og andre kroppsvæsker har en mye høyere konsentrasjon enn vannet.

Fiskearten Carassius Auratus Bor i ferskvannsmiljøer. En person som har en masse på 100 gram kan få omtrent 30 gram vann per dag takket være forskyvning av vann i kroppen hans. Fisken har systemer - energisk dyr - for kontinuerlig å bli kvitt overflødig vann.

Fluidresorpsjon

I det gastrointestinale systemet med dyr må fenomenet osmose oppstå slik at det fungerer riktig. Den hemmelige fordøyelseskanalen en betydelig mengde væske (i rekkefølgen liter) som må reabsorberes ved osmose av cellene som polstrer tarmen.

I tilfelle dette systemet ikke utfører sitt arbeid, kan intense diaréhendelser presenteres. Forlengelsen av denne funksjonsfeil kan føre til pasientdehydrering.

Turgency i planter

Volumet av vann inne i cellene avhenger av konsentrasjonen av både det indre og ytre miljø, og strømmen blir orkestrert av diffusjonsfenomen og osmose.

Hvis en dyrecelle (for eksempel en erytrocyt) er plassert i et medium som favoriserer vanninngang, kan det sprenges. I kontrast har planteceller en vegg som beskytter dem mot osmotisk stress.

Faktisk utnytter ikke -treplanter dette trykket generert av passiv vanninngang. Dette trykket hjelper til med å holde turgid til forskjellige planteorganer, for eksempel blader. På det tidspunktet vannet begynner å komme seg ut av cellene, mister cellen turgiditet og visner.

Referanser

1. Cooper, g. M., Hausman, r. OG., & Hausman, r. OG. (2000). The Cell: A Approach Molecular. ASM Press.
2. Eckert, r., Randall, r., & Augustine, G. (1988). Fysiologi Animal: Mekanismer og tilpasninger. WH Freeman & Co.
3. Hill, r. W., Wyse, g. TIL., Anderson, m., & Anderson, M. (2004). Fysiologimyr. Sinaauer Associates.
4. Karp, g. (2009). Celle- og molekylærbiologi: konsepter og eksperimenter. John Wiley & Sons.
5. Pollard, t. D., Earnshaw, w. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). Cellebiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
6. Schmidt-nielsen, k. (1997). Fysiologi Animal: Tilpasning og miljø. Cambridge University Press.