Εξηγούμε τι είναι η όσμωση και τους τύπους που υπάρχουν. Επίσης, γιατί είναι σημαντικό, τι είναι η βιολογική διάχυση και παραδείγματα όσμωσης.
Τι είναι η όσμωση;
Η όσμωση ή όσμωση είναι ένα φυσικό φαινόμενο ανταλλαγής ύλη μέσω ημιπερατής μεμβράνης, από λιγότερο πυκνό μέσο σε υψηλότερο πυκνότητα, χωρίς να επιβαρυνθείτε με έξοδα Ενέργεια. Είναι ένα παθητικό φαινόμενο, αλλά ζωτικής σημασίας για την μεταβολισμός κινητό τηλέφωνο ζωντανά όντα.
Η μηχανική της όσμωσης επιδιώκει μια ισορροπία συγκεντρώσεων μεταξύ των δύο τμημάτων ενός λύση χωρίζεται από τη μεμβράνη, μεταδίδοντας διαλυτικό μέσο από τη μία πλευρά στην άλλη για να αραιώσει το άκρο της υψηλότερης συγκέντρωσης. Αυτό θα δημιουργήσει μια αλλαγή του Πίεση, γνωστή ως οσμωτική πίεση. Αυτό συμβαίνει με τη μεμβράνη του κύτταρα, του οποίου το εσωτερικό μπορεί να είναι σε μεγαλύτερη, ίση ή μικρότερη συγκέντρωση από το εξωτερικό, επιτρέποντας την είσοδο και την έξοδο Νερό, δηλαδή ωσμορύθμιση, χωρίς ενεργειακό κόστος.
Η όσμωση ανακαλύφθηκε το 1877 στις μελέτες για τη φυσιολογία των φυτών από τον Γερμανό Wilhelm Pfeffer, παρά το γεγονός ότι παρόμοιες μελέτες υπήρχαν ήδη για το θέμα και ο όρος είχε επινοηθεί το 1854 (από τον Βρετανό Thomas Graham).
Τύποι όσμωσης
Υπάρχουν δύο μορφές όσμωσης: η άμεση και η αντίστροφη.
- Άμεση όσμωση. Είναι αυτό που εμφανίζεται στα κύτταρα των ζωντανών όντων, στο οποίο το νερό εισέρχεται ή εξέρχεται μέσω του μεμβράνη πλάσματος, επιτρέποντας μια ισορροπία με το περιβάλλον, αν και σε περιπτώσεις υπερτονικής (τεράστιας συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας) ή υποτονικής (ελάχιστης συγκέντρωσης διαλυμένης ουσίας) μπορεί να προκαλέσει αφυδάτωση ή έκρηξη με συσσώρευση του κυττάρου, αντίστοιχα.
- Αντίστροφη όσμωση. Είναι ένας πανομοιότυπος μηχανισμός αλλά στην αντίθετη κατεύθυνση, που επιτρέπει τη ροή του νερού ή του διαλύτη από το σημείο της υψηλότερης συγκέντρωσης στη χαμηλότερη συγκέντρωση διαλυμένης ουσίας, η οποία είναι ιδανική για καθαρισμό ή κατακράτηση διαλυμένης ουσίας. Για να συμβεί αυτό, πρέπει να εφαρμοστεί πίεση που να υπερνικά τη φυσική οσμωτική πίεση (δηλαδή απαιτεί ενεργειακό κόστος).
Η σημασία της όσμωσης
Η όσμωση είναι ζωτικής σημασίας για τον μεταβολισμό των κυττάρων, καθώς είναι μια μορφή μεταφοράς ύλης μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου που δεν συνεπάγεται καμία ενεργειακή δαπάνη, δηλαδή συμβαίνει παθητικά, χωρίς να καταναλώνεται ATP. Αυτή η αρχή είναι επίσης θεμελιώδης για να εξηγήσει την προέλευση του ΖΩΗ, αφού στις πρώτες μορφές κυτταρικής ζωής δεν υπήρχαν ακόμη ενεργοί μεταβολικοί μηχανισμοί.
Από την άλλη πλευρά, οι αρχές της όσμωσης μπορούν να αναπαραχθούν σε καθημερινές καταστάσεις και επιτρέπουν, για παράδειγμα, το φιλτράρισμα του νερού (αντίστροφη όσμωση), μεταξύ άλλων πρακτικών διαδικασιών όπως η κατασκευή καταλυτών ή η διευκόλυνση των βιομηχανικών διεργασιών ψύξης.
Βιολογική διάχυση
Μια διαδικασία παρόμοια με την όσμωση είναι γνωστή ως απλή διάχυση, από την άποψη ότι περιλαμβάνει τη διέλευση σωματιδίων από ένα μέσο (όπως το εσωτερικό του κυττάρου) σε ένα άλλο (όπως το εξωκυττάριο περιβάλλον) μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης, που κινούνται από το μέσο με τη μεγαλύτερη συγκέντρωση σε αυτό με τη χαμηλότερη συγκέντρωση (δηλαδή ακολουθώντας τη βαθμίδα συγκέντρωσης). Αυτό γίνεται παθητικά, δηλαδή χωρίς κατανάλωση πρόσθετης ενέργειας.
Κατά συνέπεια, βιολογική διάχυση είναι αυτή που λαμβάνει χώρα στα κύτταρα, επιτρέποντας την είσοδο ή την έξοδο από μόρια μέσω της πλασματικής μεμβράνης, σύμφωνα με τη βαθμίδα συγκέντρωσης. Έτσι, για παράδειγμα, το οξυγόνο εισέρχεται στο αίμα στα ερυθρά αιμοσφαίρια, όπου η αιμοσφαιρίνη μπορεί να τα συλλάβει για μεταφορά. Αυτό το μοναδικό παράδειγμα υποδηλώνει τη ζωτική σημασία αυτού του μηχανισμού για τη ζωή.
Παραδείγματα όσμωσης
Μερικά απλά παραδείγματα όσμωσης είναι:
- Καθαρισμός νερού. Για την απομάκρυνση των ακαθαρσιών του από το νερό, μπορεί να εφαρμοστεί η αρχή της αντίστροφης όσμωσης, για να διαχωριστούν τα διαλυμένα σε αυτό περιεχόμενο μέσω μιας ημιπερατής μεμβράνης.
- Η ενυδάτωση ενός αυγού.Το κέλυφος ενός αυγού λειτουργεί ως οσμωτική μεμβράνη, επιτρέποντας στο νερό να εισέλθει στο εσωτερικό του (πιο συγκεντρωμένο), έτσι ώστε ένα μαγειρεμένο αυγό να μπορεί να μουλιάσει χωρίς να σπάσει το κέλυφός του.
- Κυτταρική όσμωση. Μέρος των κυτταρικών μηχανισμών μεταφοράς που επιτρέπουν την ανταλλαγή (είσοδο ή έξοδο) ύλης μεταξύ των κυτόπλασμα και το περιβάλλον χωρίς να καταναλώνει ATP στη διαδικασία.