اهداف یادگیری
در این درس دانش آموزان خواهد شد
- اسمز و فشار اسمزی را توضیح دهید
- حلال و املاح را شرح دهید
- راه حل و انواع مختلف راه حل را شرح دهید
- با تاثیر اسمز در سلول های گیاهی آشنا شوید
- تاثیر اسمز در سلول های حیوانی را درک کنید
اسمز چیست؟
اسمز حرکت آب از غلظت زیاد به غلظت کم از طریق یک غشای نیمه تراوا است. اسمز فقط به حرکت مولکول های آب اشاره دارد. این نوع خاصی از انتشار است.
این یک حمل و نقل غیرفعال است به این معنی که برای استفاده از آن نیازی به انرژی ندارد.
محلول رقیق حاوی غلظت بالایی از مولکول های آب است، در حالی که محلول غلیظ حاوی غلظت کمی از مولکول های آب است.
غلظت های مختلف املاح در دو طرف غشا باعث ایجاد فشار اسمزی می شود. هنگامی که اسمز اتفاق می افتد، آب از کنار غشا با فشار اسمزی کمتر به سمت غشا با فشار اسمزی بالاتر حرکت می کند.
هنگامی که غلظت آب در دو طرف غشا یکسان باشد، حرکت مولکولی آب در هر دو جهت یکسان خواهد بود. هیچ حرکت خالص مولکول های آب وجود نخواهد داشت.
اسمز در سراسر سلول های زنده
سلول ها حاوی محلول های رقیق یون ها، قندها و اسیدهای آمینه هستند.
غشای سلولی تا حدی نفوذپذیر است. آب با اسمز به داخل و خارج سلول ها حرکت می کند.
یک مثال مهم از اسمز، حرکت مولکول های مایع (حلال) در طول غشای سلولی به داخل سلولی با غلظت املاح بالاتر است.
فشار اسمزی چیست؟
فشار اسمزی فشاری است که باعث انتشار آب از طریق غشاهای نیمه تراوا می شود. به دلیل افزایش غلظت املاح در محلول افزایش می یابد.
حلال ها و املاح چیست؟
اسمز با محلول های شیمیایی سروکار دارد. محلول ها دو بخش دارند - حلال و املاح.
هنگامی که یک املاح در یک حلال حل می شود، محصول نهایی محلول نامیده می شود. آب شور نمونه ای از راه حل است. نمک حلال است و آب حلال است.
انواع مختلف راه حل ها چیست؟
سه نوع محلول اسمز وجود دارد - محلول ایزوتونیک، محلول هیپوتونیک و محلول هایپرتونیک. انواع مختلف محلول ها به دلیل اسمز تأثیرات متفاوتی بر سلول ها دارند.
1. Hypertonic - محلول هایپرتونیک مخالف محلول هیپوتونیک است. املاح در خارج از سلول بیشتر از داخل آن وجود دارد. در این نوع محلول، آب از سلول خارج شده و باعث چروک شدن سلول می شود.
2. ایزوتونیک - محلول ایزوتونیک دارای غلظت یکسانی از املاح در داخل و خارج سلول است. تحت این شرایط، حرکت خالص حلال وجود ندارد. در این حالت مقدار آب ورودی و خروجی از غشای سلول برابر است.
3. هیپوتونیک - در محلول هیپوتونیک، غلظت املاح در داخل سلول بیشتر از خارج از سلول است. در محلول هیپوتونیک، آب به داخل سلول حرکت می کند و می تواند باعث متورم شدن سلول شود. سلول هایی که دیواره سلولی ندارند، مانند سلول های حیوانی می توانند در این نوع محلول منفجر شوند.
اثرات اسمز در سلول های گیاهی
- هیپوتونیک
- هیپرتونیک
- سلول های گیاهی توسط یک دیواره سلولی سفت محصور شده اند. هنگامی که سلول گیاهی در محلول هیپوتونیک قرار می گیرد، با اسمز آب را جذب می کند و شروع به متورم شدن می کند، اما دیواره سلولی از ترکیدن آن جلوگیری می کند. گفته می‌شود که سلول گیاهی «تورژیک» شده است، یعنی متورم و سفت شده است. فشار داخل سلول افزایش می یابد تا این فشار داخلی با فشار بیرون برابر شود. این فشار مایع یا هیدرواستاتیک «فشار تورگ» نامیده می شود و از جذب خالص بیشتر آب جلوگیری می کند.
- تورژیتی برای گیاهان بسیار مهم است زیرا به حفظ سفتی و پایداری بافت گیاه کمک می کند و از آنجایی که هر سلول بر همسایه خود فشار تورگر وارد می کند، کشش بافت گیاهی ایجاد می کند که به قسمت های سبز گیاه اجازه می دهد "ایستاده شوند". به نور خورشید
- هنگامی که یک سلول گیاهی در یک محلول هیپرتونیک قرار می گیرد، آب از داخل سیتوپلاسم سلول به بیرون پخش می شود و گفته می شود که سلول گیاهی "شل" شده است. اگر سلول گیاهی زیر میکروسکوپ مشاهده شود، متوجه می شود که سیتوپلاسم کوچک شده و از دیواره سلولی دور شده است. این پدیده پلاسمولیز نامیده می شود. به محض اینکه سلول ها به محلول هیپوتونیک (دپلاسمولیز) منتقل می شوند، این روند معکوس می شود.
- هنگامی که یک سلول گیاهی در یک محلول ایزوتونیک قرار می گیرد، پدیده ای به نام "پلاسمولیز اولیه" رخ می دهد. "ابتدا" به معنای "در مورد بودن" است. اگرچه سلول پلاسموسلیز نمی شود، اما تورژیک نیز نیست. وقتی این اتفاق می‌افتد، قسمت‌های سبز گیاه می‌افتد و نمی‌توانند برگ‌ها را زیر نور خورشید نگه دارند.
اثرات اسمز در سلول های حیوانی
- سلول های حیوانی دیواره سلولی ندارند، بنابراین، در محلول های هیپوتونیک، سلول های حیوانی متورم می شوند و منفجر می شوند. اگر آب بیش از حد وارد سلول حیوانی شود، می تواند ترکیده شود - این لیز نامیده می شود. آنها نمی توانند متورم شوند زیرا دیواره سلولی برای جلوگیری از ترکیدن سلول وجود ندارد. هنگامی که سلول در معرض خطر ترکیدن قرار می گیرد، اندامک هایی به نام واکوئل های انقباضی آب را به بیرون از سلول پمپ می کنند تا از این اتفاق جلوگیری کنند.
- در محلول های هیپرتونیک، آب در اثر اسمز به بیرون از سلول منتشر می شود و سلول کوچک می شود. اگر آب بیش از حد از سلول حیوانی خارج شود، می تواند کوچک شود - به این حالت ایجاد می گویند. بنابراین، سلول حیوانی همیشه باید توسط یک محلول ایزوتونیک احاطه شود. در بدن انسان، کلیه ها مکانیسم تنظیمی لازم را برای پلاسمای خون فراهم می کنند. غلظت آب و نمک خارج شده از خون توسط کلیه ها توسط بخشی از مغز به نام هیپوتالاموس کنترل می شود. فرآیند تنظیم غلظت آب و املاح معدنی در خون را تنظیم اسمزی می نامند.
- حیواناتی که در خشکی زندگی می کنند باید آب را حفظ کنند، همانطور که حیواناتی که در آب شور دریا زندگی می کنند. حیواناتی که در آب شیرین زندگی می کنند مشکل برعکس دارند. آنها باید به همان سرعتی که آب اضافی از طریق اسمز وارد بدنشان می شود، از شر آن خلاص شوند.
