Osmoosiprosessi, tyypit, erot diffuusion ja esimerkkien kanssa

Se osmoosi Se on passiivinen veden siirtymisen ilmiö kalvon kautta. Tämä voi olla solukalvo, epiteeli tai keinotekoinen kalvo. Vesi mobilisoidaan matalasta osmoottisesta painealueelta (tai missä vettä on runsaammin) alueelle suuremmilla osmoottisilla paineilla (tai missä vettä on vähemmän runsaasti).

Tämä prosessi on biologinen merkitys ja orkesteri sarja fysiologisia prosesseja, sekä eläimissä että kasveissa.

Lähde: Opentax [CC BY 4.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/4.0)]

Ensimmäinen tutkija osmoottisen ilmiön raportoinnissa oli Abbé Jean Antoine Nollet. Vuonna 1748 NOLLET työskenteli eläinsolukalvojen kanssa ja huomasi, että kun puhdas vesi asetettiin kalvon toiselle puolelle ja toisella puolella liuos, jossa oli laimennettuja elektrolyyttejä, vesi siirtyi alueelle liuenneiden aineiden kanssa.

Siten veden kulku sen pitoisuusgradientin hyväksi ja osmoosiksi kutsuttiin. Termi tulee kreikkalaisista juurista Osmos, Mitä se tarkoittaa työntää.

Vuonna 1877 Wilhelm Pfeller suoritti ensimmäiset tutkimukset osmoottista painetta. Sen kokeellinen suunnittelu sisälsi huokoisen savilasin pinnalla kuparin ferrosyanidin ”kalvon” käytön, mikä aiheutti kalvon, joka mahdollisti vesimolekyylien kulkemisen.

Pfellerin keinotekoiset kalvot olivat riittävän vahvoja kestämään merkittäviä osmoottisia paineita eikä romahtamista. Tämä tutkija voisi päätellä, että osmoottinen paine on verrannollinen liuenneen aineen pitoisuuteen.

[TOC]

Käsitellä asiaa

Veden liikkumista kalvon läpi matalasta pitoisuusvyöhykkeestä korkeaan pitoisuusvyöhykkeeseen kutsutaan osmoosiksi. Tämä prosessi tapahtuu alueelta, jolla on alhaisin osmoottinen paine kohti korkeinta osmoottista painetta.

Aluksi tämä lausunto voi olla hämmentävä - ja jopa ristiriitainen. Olemme tottuneet "Alton to Bajo" passiiviseen liikkeeseen. Esimerkiksi lämpö voi olla korkeasta matalaan lämpötilaan, glukoosi diffundoituu korkeista pitoisuusalueista vähemmän konsentroituihin alueisiin ja niin edelleen.

Kuten mainitsimme, osmoosin ilmiön kokenut vesi siirtyy matalasta paineesta korkeisiin paineisiin. Tämä tapahtuu, koska vettä on runsaammin tilavuusyksikköä kohti, jossa liuenneen aineen on vähemmän runsaasti.

Eli osmoosin aikana vesi mobilisoidaan missä hän  (vesi) on runsaampaa, missä se on vähemmän runsas. Siksi ilmiö on ymmärrettävä veden näkökulmasta.

On tärkeää muistaa, että osmoosi säätelee vettä kalvojen kautta eikä vaikuta liuenneiden aineiden liikkeeseen suoraan. Kun liuenneita aineita leviävät, he tekevät niin oman kemiallisen pitoisuuden gradienttien seurauksena. Vain vesi seuraa osmoottista painepitoisuusgradienttia.

Voi palvella sinua: Biuret: Perusta, reagenssit, menettely, käyttötarkoitukset

Osmoottinen paine

Paineet?

Yksi hämmentyneimmistä näkökohdista, kun ymmärretään osmoosiprosessia, on sanan käyttö Paineet. Mäyttää.

Esimerkiksi 1 m pitoisuusglukoosiliuoksen osmoottinen paine on 22 atm. Liuos ei kuitenkaan "hyödyntää" lasipulloja ja sitä voidaan varastoida samalla tavalla kuin puhdas vesi, koska eristetty liuos ei käänny hydrostaattiseen paineeseen.

Termiä paineita käyttää vain historiallinen onnettomuus, koska ensimmäiset nämä ilmiöt tutkivat tutkijat olivat fyysisiä ja kemikaaleja.

Siten, jos kaksi ratkaisua, jotka eroavat osmoottisista paineistaan, erotetaan kalvolla, hydrostaattinen paine luodaan.

Osmoottiset ja hydrostaattiset paineet

Osmoosiprosessi johtaa hydrostaattisen paineen muodostumiseen. Paineero johtaa tiivistyneimmän liuoksen tasoon, kun vesi leviää kohti tätä. Jatkuvan vedenpinnan nousu, kunnes veden liikkumisen nettoaste on yhtä suuri kuin nolla.

Nettovirta saavutetaan, kun osaston II hydrostaattinen paine on riittävä pakottamaan vesimolekyylit palaamaan käyttäytymiseen I, samalla nopeudella kuin osmoosi saa molekyylit siirtymään osastosta I II: sta II: lle.

Hiukkasten aiheuttamaan vedenpaineeseen (osastosta I - II) kutsutaan liuoksen osmoottiseksi paineeksi osastossa II.

Kuinka veden virtaus soluissa hallitsee?

Osmoottisen ilmiön ansiosta vesi voi liikkua solukalvojen läpi passiivisesti. Historiallisesti tiedetään, että eläimistä puuttuu aktiivinen veden kuljetusjärjestelmä tämän aineen virtauksen hallitsemiseksi.

Aktiiviset liuenneen kuljetusjärjestelmät voivat kuitenkin muuttaa veden siirtymän suuntaa kohti suotuisaa suuntaa. Tällä tavoin aktiivinen liuenninkuljetus on tapa, jolla eläimet käyttävät metabolista energiaa veden kuljetuksen hallintaan.

Kvantifiointi

On matemaattisia kaavoja, jotka mahdollistavat sen nopeuden mittaamisen, jolla vesi ylittää kalvot osmoosilla. Yhtälö sen laskemiseksi on seuraava:

Se voi palvella sinua: parapatrinen spesifikaatio: Mikä on ja esimerkkejä

Veden osmoottinen kuljetusnopeus = k (π₁-Π₂ / X). Missä π₁ ja π₂ Ne ovat liuosten osmoottisia paineita kalvon molemmilla puolilla ja x on etäisyys, joka erottaa ne.

Suhde (π₁-Π₂ / X) tunnetaan osmoottisena paine- tai osmoottisena painegradientina.

Yhtälön viimeinen termi on k on suhteellisuuskerroin, joka riippuu lämpötilan ja kalvon läpäisevyydestä.

Diffuusioerot

Mikä on diffuusio?

Diffuusio tapahtuu liuennettujen tai suspendoituneiden molekyylien satunnaisella lämpöliikkeellä, mikä aiheuttaa sen leviämisen alhaisimpaan nostettujen pitoisuuksien alueilta. Diffuusionopeus voidaan laskea Fickin yhtälöllä.

Se on eksergoninen prosessi, joka johtuu molekyylien satunnaisjakauman edustamasta entropian lisääntymisestä.

Siinä, että aine on elektrolyyttinen.

Osmoosi on erityinen levitystapaus

Diffuusio ja osmoosi eivät ole vastakkaisia ​​termejä, paljon vähemmän toisiaan poissulkevia käsitteitä.

Vesimolekyylit voivat liikkua nopeasti solukalvojen läpi. Kuten selitämme, ne leviävät matalasta pitoisuusalueelta korkeaan pitoisuuteen prosessissa, jota kutsutaan osmoosiksi.

Näyttää oudolta puhua "vesipitoisuudesta", mutta tämä aine käyttäytyy kuten mikä tahansa muu aine. Toisin sanoen leviää sen pitoisuusgradientin hyväksi.

Jotkut kirjoittajat käyttävät kuitenkin termiä "veden leviäminen" osmoosin synonyyminä. Sovelta sitä kirjaimellisesti biologisiin järjestelmiin voi olla vääriä, koska on osoitettu, että biologisten kalvojen kautta oleva osmoosinopeus on suurempi kuin mitä yksinkertaisella diffuusioprosessilla odotetaan.

Joissakin biologisissa järjestelmissä vesi kulkee yksinkertaisen diffuusion läpi solukalvon läpi. Joillakin soluilla on kuitenkin erityisiä kanavia vedenkäyttöön. Tärkeimpiä kutsutaan akvaporiineiksi, mikä lisää veden virtauksen nopeutta kalvon läpi.

Esimerkit

Biologisissa järjestelmissä veden liikkuminen solukalvojen kautta on ratkaisevan tärkeää kymmenien fysiologisten prosessien ymmärtämiseksi. Joitakin esimerkkejä ovat:

Osmoottinen vaihto makean veden kaloissa

Mielenkiintoinen esimerkki eläinten roolista Osmoosi on veden vaihto, joka tapahtuu tuoreissa vesissä asuvissa kaloissa.

Voi palvella sinua: biokemian haarat

Makean veden runkojen asuttavilla eläimillä on jatkuvaa veden poistoaukosta joesta tai lampista, missä he asuvat kehossaan, koska veriplasman ja muiden kehon nesteiden pitoisuus on paljon korkeampi kuin veden pitoisuus kuin vesi.

Kalalajit Carassius auratus Elää makean veden ympäristöissä. Henkilö, jonka massa on 100 grammaa, voi saada noin 30 grammaa vettä päivässä kehon sisällä olevan veden siirtymisen ansiosta. Kalassa on järjestelmiä - energisesti kalliita - jatkuvasti päästäkseen eroon ylimääräisestä vedestä.

Nesteen resorptio

Eläinten maha -suolikanavan järjestelmässä osmoosin ilmiön on tapahduttava niin, että se toimii oikein. Salainen ruuansulatuskanava on huomattava määrä nestettä (järjestyksessä litroilla), jotka solujen on oltava osmoosi, joka verhoiltaa suolistoa.

Jos tämä järjestelmä ei suorita työnsä, voimakkaita ripulitapahtumia voidaan esittää. Tämän toimintahäiriön pidentyminen voi johtaa potilaan kuivumiseen.

Turgenssi kasveissa

Solujen sisällä oleva veden tilavuus riippuu sekä sisä- että ulkoisen ympäristön konsentraatiosta, ja virtaus on diffuusioilmiöiden ja osmoosin järjestämä virtaus.

Jos eläinsolu (kuten punasolu) asetetaan väliaineeseen, joka suosii veden pääsyä, se voi räjähtää. Sitä vastoin kasvisoluilla on seinä, joka suojaa niitä osmoottiselta stressiltä.

Itse asiassa ei -puiset kasvit hyödyntävät tätä passiivisen veden syöttöä tuottamaa painetta. Tämä paine auttaa pitämään turgidia eri kasvielimissä, kuten lehdet. Tuolloin vesi alkaa päästä pois soluista, solu menettää turgiteetin ja Withers.

Viitteet

1. Cooper, G. M., Hausman, r. JA., & Hausman, R. JA. (2000). Solu: lähestymistapa molekyyli. ASM -lehdistö.
2. Eckert, r., Randall, r., & Augustine, G. (1988). Fysiologian eläin: mekanismit ja mukautukset. WH FREEMAN & CO.
3. Mäki, r. W -., Wyse, g. -Lla., Anderson, m., & Anderson, M. (2004). Fysiologinen eläin. Sinauer Associates.
4. Karp, g. (2009). Solu- ja molekyylibiologia: käsitteet ja kokeet. John Wiley & Sons.
5. Pollard, t. D -d., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, G. (2016). Solubiologia e-kirja. Elsevier Health Sciences.
6. Schmidt-Nielsen, K. (1997). Fysiologian eläin: sopeutuminen ja ympäristö. Cambridge University Press.