Osmose

Definisjon av osmose

Osmose er spontan passering av et løsningsmiddel (som i biologiske systemer vanligvis er vann), fra løsningen der de oppløste stoffene er mer fortynnet til det der de er mer konsentrert; denne bevegelsen - som skjer gjennom en semipermeabel membran - fortsetter til en likevektssituasjon er nådd, der begge løsningene oppnår og opprettholder den samme konsentrasjonen.

Praktisk eksempel

For bedre å klargjøre begrepet osmose, la oss forestille oss at vi har en beholder delt i to rom med like volum (A og B) av en semipermeabel membran (det vil si at den bare er permeabel for løsningsmidlet - i dette tilfellet vann - og ikke for kammer A er det en vandig løsning der en spiseskje glukose er oppløst, mens vi i del B har en vandig løsning med samme volum der tre spiseskjeer glukose er oppløst (den er derfor mer konsentrert). Dette forskjell skaper en konsentrasjonsgradient for glukose på sidene av membranen, og siden dette sukkeret ikke kan krysse det, oppnås likevekt med passering av vann fra rom A (hvor glukose er mer fortynnet) mot rom B (hvor det er mer rikelig) ). Hvis du foretrekker det, kan det også sies at vannet passerer osmose fra løsningen der det er mer konsentrert (A) til det der det er mindre konsentrert (B).

Etter denne strømmen øker og synker vannstanden i B i A, noe som skaper en viss nivåforskjell mellom de to. Dette fenomenet ender når de to løsningene når den samme konsentrasjonen, og holder den konstant.

Hypotoniske, isotoniske og hypertoniske løsninger

Ved å ta to løsninger med forskjellig molkonsentrasjon (forskjellig antall partikler oppløst i dem), er løsningen med den laveste molære konsentrasjonen definert som hypotonisk, og den mer konsentrerte er hypertonisk. To løsninger er i stedet isotoniske (eller ekvimolære) når de har samme konsentrasjon.

I eksemplet som nettopp er laget, er løsning B hypertonisk (derfor inneholder den flere oppløste stoffer) enn den andre (definert som hypotonisk); derfor, under normale forhold, beveger løsningsmidlet seg ved osmose fra den hypotoniske til den hypertoniske løsningen. Vi snakket om standardbetingelser fordi det ved å leke med fysikklovene er mulig å velte selve begrepet osmose og favorisere at løsemiddelet passerer fra den mest fortynnede konsentrasjonen til den mest konsentrerte (omvendt osmose).

Osmotisk trykk og omvendt osmose

Som uttrykt så langt, fortsetter nettostrømmen av løsningsmidlet - generert av osmose - til de to løsningene har nådd samme konsentrasjon.Vel, denne bevegelsen kan motvirkes, stoppes eller til og med reverseres ved å trykke på rommet med den høyeste konsentrasjonen.

I det forrige eksemplet er det tilstrekkelig å plassere et stempel i rom B (som vi husker å ha en høyere konsentrasjon), og skyve det ned med en viss kraft for å favorisere vannpassasje mot A; i dette tilfellet snakker vi om omvendt osmose.

Osmotisk trykk er trykket som nøyaktig motsetter passering av løsningsmidlet gjennom den semipermeable membran; følgelig er det trykket som er nødvendig for å motvirke osmose.

For det som er sagt så langt, har to isotoniske løsninger samme osmotiske trykk; Det bør derfor understrekes at det osmotiske trykket utelukkende avhenger av antallet partikler som er tilstede i løsningen og ikke av deres natur.

Osmose og menneskekroppen

Plasmamembranene som omgir cellene i menneskekroppen, er faktisk halvgjennomtrengelige membraner, som tillater direkte passasje, gjennom osmose, av små molekyler (som vann og urea), men ikke av de med større molekylvekt ( for eksempel proteiner, aminosyrer og sukker). Osmotiske balanser i kroppsvæsker er derfor avgjørende for å sikre cellene et optimalt miljø å leve i.

Hvis vi tar en celle som en rød blodcelle og senker den i en hypotonisk løsning, gjennomgår den - ved osmose - en hevelse (forårsaket av vanninnføring), som til og med kan få den til å eksplodere. Tvert imot, hvis den er nedsenket i en hypertonisk løsning cellen den gjennomgår på grunn av vannets passasje mot utsiden, en alvorlig dehydrering som får den til å rynke. Heldigvis er cellene i den menneskelige organismen nedsenket i isotoniske løsninger med hensyn til deres indre miljø, og det er forskjellige systemer for å holde disse væskene i osmotisk likevekt.

Osmotisk trykk og matlagring

La oss tenke et øyeblikk på hjemmelaget syltetøy ... sukker tilsettes i overflod ikke bare for å forbedre smaken, men også og fremfor alt for å øke holdbarheten. Likevel er sukker et viktig element i livet til mange mikroorganismer som er involvert i nedbrytningen av produktet. Denne tilsynelatende motsetningen demonteres av selve begrepet osmose.

Hvis vi faktisk bruker denne loven på syltetøy, siden det osmotiske trykket er mye høyere, mister bakteriecellene i glasset vann ved osmose, rynker og dør (eller i det minste inaktiverer). Bruk av hypertoniske løsninger øker derfor lagringstiden for mat, fordi det reduserer tilgjengeligheten av vann for livet og spredning av mikroorganismer.Osmoselovene utnyttes også i saltlake (der matvarer er nedsenket i hypertoniske løsninger der oppløst stoff er det vanlige bordsaltet). Andre eksempler er gitt av kapers (eller andre matvarer som er bevart i salt) og kandisert frukt. Så hvis du lurer på hvorfor salt bare tilsettes biffene når de er kokt, har du nå svaret: dets tilstedeværelse på rått kjøtt favoriserer frigjøring av intra- og ekstracellulær juice, noe som reduserer smakligheten; På samme måte drysses visse grønnsaker, for eksempel auberginer, med salt og får hvile et par timer, bare for å la osmosen rense vannet og bitre væsker.