Osmoso apibrėžimas
Osmosas yra spontaniškas tirpiklio (kuris biologinėse sistemose paprastai yra vanduo) ištraukimas iš tirpalo, kuriame tirpikliai yra labiau atskiesti iki tos, kurioje jie yra labiau koncentruoti; šis judėjimas, kuris vyksta per pusiau laidžią membraną, tęsiasi tol, kol pasiekiama pusiausvyros situacija, kai abu tirpalai įgauna ir palaiko tą pačią koncentraciją.
Praktinis pavyzdys
Siekiant geriau išaiškinti osmoso sąvoką, mes įsivaizduojame, kad indas padalintas į dvi vienodo tūrio dalis (A ir B) pusiau perpylančia membrana (ty pralaidi tik tirpikliui, šiuo atveju vandeniui, o ne tirpikliui). A skyriuje yra vandeninis tirpalas, kuriame yra ištirpintas šaukštas gliukozės, o B dalyje yra vienodo tūrio vandeninis tirpalas, kuriame trys šaukštai gliukozės yra ištirpę (todėl jis yra labiau koncentruotas). Šis skirtumas sukuria gliukozės koncentracijos gradientą membranos šonuose ir, kadangi šis cukrus negali kirsti, pusiausvyra pasiekiama praėjus vandeniui iš A skyriaus (kur gliukozė yra labiau atskiesta) į skyrių B (kur jis yra gausesnis). Jei pageidaujate, taip pat galite pasakyti, kad vanduo pro osmosą išsiskiria iš tirpalo, kuriame jis yra labiau koncentruotas (A) į tą, kuriame jis yra mažesnis (B).
Po šio srauto vandens lygis B padidėja ir mažėja A, sukuriant tam tikrą skirtumą tarp dviejų. Šis reiškinys baigiasi, kai du tirpalai pasiekia tą pačią koncentraciją, išlaikydami pastovumą.
Hipotoniniai, izotoniniai ir hipertoniniai sprendimai
Skiriant du tirpalus, turinčius skirtingą molinės koncentracijos tirpalą (skirtingas jų dalelių skaičius), tirpalas su mažesne moline ir hipertonine koncentracija yra labiausiai koncentruotas. Du tirpalai yra izotoniniai (arba ekvimoliniai), kai jie turi tą pačią koncentraciją.
Tik atliktame pavyzdyje B tirpalas yra hipertoninis (todėl jame yra daugiau tirpiklių) nei kitas (apibrėžtas kaip hipotoninis); todėl, esant normalioms sąlygoms, tirpiklis per osmosą pereina nuo hipotoninio iki hipertoninio tirpalo. Mes kalbėjome apie standartines sąlygas, nes žaisdami su fizikos įstatymais galima panaikinti osmoso sąvoką ir palengvinti tirpiklio ištraukimą iš labiau atskiestos koncentracijos į labiau koncentruotą (atvirkštinį osmosą).
Osmosinis slėgis ir atvirkštinis osmosas
Iki šiol išreikštas tirpiklio grynasis srautas, generuojamas osmoso, tęsiasi tol, kol du tirpalai pasiekia tą pačią koncentraciją. Na, šis judėjimas gali būti sustabdytas, sustabdytas arba netgi pakeistas, kai spaudžiamas didžiausio koncentracijos skyriui.
Ankstesniame pavyzdyje pakanka pastatyti stūmoklį į skyrių B (kurį prisimename, kad turime didesnę koncentraciją) ir stumti jį žemyn tam tikra jėga, kad būtų skatinamas vandens judėjimas į A; šiuo atveju kalbame apie atvirkštinę osmosą.
Osmosinis slėgis yra slėgis, kuris tiksliai prieštarauja tirpiklio pernešimui per pusiau laidžią membraną; dėl to būtinas spaudimas kovoti su osmoze.
Kaip jau minėta, du izotoniniai tirpalai pasižymi tuo pačiu osmotiniu slėgiu; taigi pabrėžti, kad osmosinis slėgis priklauso tik nuo tirpaluose esančių dalelių skaičiaus, o ne nuo jų pobūdžio.
Osmosas ir žmogaus kūnas
Žmogaus kūno ląsteles supančios plazmos membranos iš tiesų yra pusiau pralaidžios membranos, leidžiančios osmosu tiesiogiai patekti į mažas molekules (tokias kaip vanduo ir karbamidas), bet ne tas, kurių molekulinė masė yra didesnė (pvz. baltymų, amino rūgščių ir cukrų). Todėl, siekiant užtikrinti, kad ląstelės taptų optimalia aplinka gyventi, būtina organizmo skysčių osmosinė pusiausvyra.
Jei mes paimame ląstelę kaip raudonųjų kraujo kūnelių ir panardinsime jį į hipotoninį tirpalą, tai - osmoso būdu - patinimas (duodamas iš vandens patekimo), kuris netgi gali sukelti sprogimą. Priešingai, jei į vandenį patenka į išorę, ląstelė patenka į sunkią dehidrataciją, kuri sukelia jo susitraukimą. Laimei, žmogaus organizme ląstelės yra panardintos į izotoninius tirpalus, atsižvelgiant į jų vidinę aplinką, ir yra įvairių sistemų, leidžiančių šiems skysčiams išlaikyti osmotinę pusiausvyrą.
Osmotinis slėgis ir maisto išsaugojimas
Mes galvojame apie naminį uogienę ... cukrus gausu ne tik siekiant pagerinti jo skonį, bet ir, svarbiausia, padidinti jo tinkamumo laiką. Vis dėlto cukrus yra svarbus daugelio mikroorganizmų, dalyvaujančių produkto degradacijoje, gyvenime. Šis akivaizdus prieštaravimas išardomas pačia osmoso samprata.
