Osmosprocess, typer, skillnader med diffusion och exempel

De osmos Det är ett passivt fenomen av vattenförskjutning genom ett membran. Detta kan vara ett cellmembran, ett epitel eller ett konstgjort membran. Vattnet mobiliseras från ett lågt osmotiskt tryckregion (eller där vattnet är mer rikligt) till regionen med större osmotiska tryck (eller där vattnet är mindre rikligt).

Denna process är av biologisk relevans och orkester en serie fysiologiska processer, både i djur och växter.

Källa: Opentax [CC av 4.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/4.0)]

Den första forskaren när han rapporterade det osmotiska fenomenet var Abbé Jean Antoine Nollet. 1748 arbetade Nollet med djurcellmembran och märkte att när rent vatten placerades på ena sidan av membranet och på andra sidan en lösning med utspädda elektrolyter flyttade vattnet till regionen med lösta ämnen.

Således beskrevs passagen av vatten till förmån för dess koncentrationsgradient och osmos kallades. Termen kommer från grekiska rötter Osmos, Vad betyder det skjuta på.

1877 genomförde Wilhelm Pfeller de första studierna om osmotiskt tryck. Dess experimentella design involverade användningen av ett "membran" av kopparferrocyanid på ytan av ett poröst lerglas, vilket gav upphov till ett membran som möjliggjorde passage av vattenmolekyler.

Pfellers konstgjorda membran var tillräckligt starka för att motstå betydande osmotiska tryck och inte kollapsa. Denna forskare kunde dra slutsatsen att det osmotiska trycket är proportionellt mot lösta koncentrationen.

[TOC]

Bearbeta

Vattenrörelsen genom ett membran från en låg koncentrationszon till en hög koncentrationszon kallas osmos. Denna process inträffar från ett område med det lägsta osmotiska trycket mot det högsta osmotiska trycket.

Till att börja med kan detta uttalande vara förvirrande - och till och med motsägelsefullt. Vi är vana vid den passiva rörelsen av "Alto till Bajo". Till exempel kan värme vara från höga till låga temperaturer, glukos diffunderar från regioner med hög koncentration till mindre koncentrerade områden, och så vidare.

Som vi nämnde rör sig vattnet som upplevs av fenomenet osmos från lågt tryck till högt tryck. Detta inträffar eftersom vatten är mer rikligt per volymenhet där lösta ämnet är mindre rikligt.

Det vill säga, under osmosen mobiliseras vattnet var hon  (vatten) är mer riklig där det är mindre rikligt. Därför måste fenomenet förstås ur vattenperspektivet.

Det är viktigt att komma ihåg att osmos styr rörelsen av vatten genom membranen och påverkar inte ledningen av lösta ämnen direkt. När lösta ämnen sprids gör de det efter lutningarna i sin egen kemiska koncentration. Endast vattnet följer den osmotiska tryckkoncentrationsgradienten.

Kan tjäna dig: Biuret: Foundation, Reagens, Procedure, Use

Osmotisk tryck

Tryck?

En av de mest förvirrade aspekterna när man förstår osmosprocessen är användningen av ordet Tryck. För att undvika förvirring.

Till exempel har en 1 M koncentration glukoslösning ett osmotiskt tryck på 22 atm. Lösningen "utnyttjar emellertid inte" glasflaskor och kan förvaras på samma sätt som rent vatten eftersom en isolerad lösning inte översätter till hydrostatiskt tryck.

Termen tryck används endast av en historisk olycka, eftersom de första forskarna som studerade dessa fenomen var fysiska och kemiska.

Således, om två lösningar som skiljer sig åt i deras osmotiska tryck separeras med ett membran, kommer hydrostatiskt tryck att skapas.

Osmotiska och hydrostatiska tryck

Osmosprocessen leder till bildning av hydrostatisk tryck. Tryckskillnaden leder till nivån för den mest koncentrerade lösningen, eftersom vattnet sprids mot detta. Ökningen i den kontinuerliga vattennivån tills vattenrörelsens netto är lika med noll.

Ett nätflöde uppnås när det hydrostatiska trycket i fack II är tillräckligt för att tvinga vattenmolekylerna att gå tillbaka till beteende I, i samma takt som osmos får molekylerna att flytta från fack I till II till II till II till.

Till vattentrycket orsakat av partiklarna (från fack I till II) kallas osmotiskt tryck av lösningen i fack II.

Hur flyter vatten i cellerna?

Tack vare det osmotiska fenomenet kan vatten röra sig genom cellmembran passivt. Historiskt är det känt att djur saknar ett aktivt vattentransportsystem för att kontrollera flödet i detta ämne.

Aktiva transportsystem för lösta ämnen kan emellertid modifiera riktningen för vattenförskjutning mot en gynnsam riktning. På detta sätt är aktiv lösta transport ett sätt på vilket djur använder sin metaboliska energi för att kontrollera vattentransport.

Kvantifiering

Det finns matematiska formler som tillåter mätning av hastigheten med vilken vattnet kommer att korsa membranen genom osmos. Ekvationen för att beräkna den är som följer:

Det kan tjäna dig: Parapatric Speciation: Vad är och exempel

Vatten osmotisk transportfrekvens = k (π₁-Π₂ / X). Där π₁ och π₂ De är de osmotiska tryck på lösningarna på båda sidor av membranet och X är avståndet som skiljer dem.

Förhållandet (π₁-Π₂ / X) är känd som osmotiskt tryck eller osmotisk tryckgradient.

Den sista termen i ekvationen är K är proportionalitetskoefficienten som beror på temperaturen och membranpermeabiliteten.

Diffusionsskillnader

Vad är diffusion?

Diffusion sker genom den slumpmässiga termiska rörelsen av upplösta eller suspenderade molekyler, vilket orsakar dess spridning från koncentrationsområdena till den lägsta. Diffusionshastigheten kan beräknas med Ficks ekvation.

Det är en exergonisk process på grund av ökningen av entropi som representeras av den slumpmässiga fördelningen av molekyler.

I det fall att ämnet är en elektrolytik bör beaktas - utöver koncentrationerna - den totala belastningsskillnaden mellan de två facken.

Osmos är ett särskilt fall av spridning

Diffusion och osmos är inte motsatta termer, mycket mindre ömsesidigt exklusiva koncept.

Vattenmolekyler har förmågan att röra sig snabbt genom cellmembran. Som vi förklarar sprids de från ett lågt koncentrationsområde till en hög koncentration i en process som kallas osmos.

Vi verkar konstiga att prata om "vattenkoncentration", men detta ämne uppträder som alla andra ämnen. Det vill säga spridning till förmån för dess koncentrationsgradient.

Vissa författare använder emellertid termen "vattenspridning" som synonymt med osmos. Applicera den bokstavligen på biologiska system kan vara fel, eftersom det har visats att osmosfrekvensen genom biologiska membran är större än vad som kan förväntas med en enkel diffusionsprocess.

I vissa biologiska system går vatten genom enkel diffusion genom cellmembranet. Vissa celler har dock speciella kanaler för vattenpassage. Det viktigaste kallas aquaporins, vilket ökar vattenflödets hastighet genom membranet.

Exempel

Inom biologiska system är rörelsen av vatten genom cellmembran avgörande för att förstå dussintals fysiologiska processer. Några exempel är:

Osmotiskt utbyte i färskvattenfisk

Ett intressant exempel på djurens osmos är utbytet av vatten som förekommer i fisk som lever i färskt vatten.

Kan tjäna dig: grenar av biokemi

Djuren som bor i sötvattendrag är i ett konstant vattenuttag från floden eller dammet där de bor i kroppen, eftersom koncentrationen av blodplasma och andra kroppsvätskor har en mycket högre koncentration än vatten.

Fiskarterna Carassius auratus Bo i färskvattenmiljöer. En person som har en massa på 100 gram kan få cirka 30 gram vatten per dag tack vare förskjutningen av vatten i hans kropp. Fisken har system - energiskt dyra - för att kontinuerligt bli av med överflödigt vatten.

Fluidresorption

I gastrointestinalt system för djur måste fenomenet osmos inträffa så att det fungerar korrekt. Den hemliga matsmältningskanalen En betydande mängd vätska (i ordningen liter) som måste reabsorberas av osmos av cellerna som klädmer tarmen.

I händelse av att detta system inte utför sitt arbete kan intensiva diarréhändelser presenteras. Förlängningen av denna funktionsfel kan översätta till patientuttorkning.

Turgens i växter

Volymen av vatten inuti cellerna beror på koncentrationen av både den inre och yttre miljön, och flödet orkestreras av diffusionsfenomen och osmos.

Om en djurcell (såsom en erytrocyt) placeras i ett medium som gynnar vatteninmatning, kan det sprida. Däremot har växtceller en vägg som skyddar dem från osmotisk stress.

I själva verket utnyttjar icke -vedväxter detta tryck som genereras av passiv vatteninmatning. Detta tryck hjälper till att hålla turgid till olika växtorgan, till exempel blad. När vattnet börjar komma ut ur cellerna förlorar cellen turgiditet och vissnar.

Referenser

1. Cooper, g. M., Hausman, r. OCH., & Hausman, r. OCH. (2000). Cellen: En metodmolekylär. ASM Press.
2. Eckert, r., Randall, r., & Augustin, g. (1988). Fysiologi Animal: Mekanismer och anpassningar. Wh Freeman & Co.
3. Hill, r. W., Wyse, g. TILL., Anderson, m., & Anderson, m. (2004). Fysiologi djur. Sinauer Associates.
4. Karp, G. (2009). Cell- och molekylärbiologi: begrepp och experiment. John Wiley & Sons.
5. Pollard, t. D., Earnshaw, W. C., Lippincott-Schwartz, J., & Johnson, g. (2016). Cellbiologi e-bok. Elsevier Health Sciences.
6. Schmidt-Nielsen, K. (1997). Fysiologi Animal: Anpassning och miljö. Cambridge University Press.