Objectifs d'apprentissage
Dans cette leçon, les élèves
- Décrire l'osmose et la pression osmotique
- Décrire le solvant et le soluté
- Décrire la solution et les différents types de solution
- Comprendre l'effet de l'osmose sur les cellules végétales
- Comprendre l'effet de l'osmose sur les cellules animales
Qu'est-ce que l'osmose?
L'osmose est le mouvement de l'eau d'une concentration élevée à une faible concentration à travers une membrane semi-perméable. L'osmose se réfère uniquement au mouvement des molécules d'eau. C'est un type particulier de diffusion.
Il s'agit d'un transport passif, ce qui signifie qu'il n'a pas besoin d'énergie pour être appliqué.
Une solution diluée contient une concentration élevée de molécules d'eau, tandis qu'une solution concentrée contient une faible concentration de molécules d'eau.
Les différentes concentrations de solutés des deux côtés de la membrane provoquent une pression osmotique. Lorsque l'osmose se produit, l'eau se déplace du côté de la membrane avec une plus faible quantité de pression osmotique vers le côté de la membrane avec la plus grande quantité de pression osmotique.
Lorsque la concentration en eau est la même des deux côtés de la membrane, le mouvement moléculaire de l'eau sera le même dans les deux sens. Il n'y aura pas de mouvement net des molécules d'eau.
Osmose à travers les cellules vivantes
Les cellules contiennent des solutions diluées d'ions, de sucres et d'acides aminés.
La membrane cellulaire est partiellement perméable. L'eau entrera et sortira des cellules par osmose.
Un exemple important d'osmose est le mouvement de molécules de liquide (solvant) à travers une membrane cellulaire dans une cellule avec une concentration de soluté plus élevée.
Qu'est-ce que la pression osmotique?
La pression osmotique est la pression qui provoque la diffusion de l'eau à travers les membranes semi-perméables. Il augmente en raison d'une augmentation de la concentration de solutés dans la solution.
Que sont les solvants et les solutés?
L'osmose concerne les solutions chimiques. Les solutions se composent de deux parties: un solvant et un soluté.
Lorsqu'un soluté se dissout dans un solvant, le produit final est appelé solution. L'eau salée est un exemple de solution; le sel est le soluté et l'eau est le solvant.
Quels sont les différents types de solutions?
Il existe trois types de solutions d'osmose: la solution isotonique, la solution hypotonique et la solution hypertonique. Différents types de solutions ont des impacts différents sur les cellules en raison de l'osmose.
1. Hypertonique - Une solution hypertonique est l'opposé d'une solution hypotonique; il y a plus de soluté à l'extérieur de la cellule qu'à l'intérieur. Dans ce type de solution, l'eau sort de la cellule et provoque le rétrécissement de la cellule.
2. Isotonique - Une solution isotonique a la même concentration de solutés à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule. Dans ces conditions, il n'y a pas de mouvement net de solvant; dans ce cas, la quantité d'eau entrant et sortant de la membrane de la cellule est égale.
3. Hypotonique - Dans une solution hypotonique, il y a une concentration plus élevée de solutés à l'intérieur de la cellule qu'à l'extérieur de la cellule. Dans une solution hypotonique, l'eau pénètre dans la cellule et peut faire gonfler la cellule; les cellules qui n'ont pas de paroi cellulaire, comme les cellules animales, pourraient exploser dans ce type de solution.
Effets de l'osmose sur les cellules végétales
- Hypotonique
- Hypertonique
- Les cellules végétales sont entourées d'une paroi cellulaire rigide. Lorsque la cellule végétale est placée dans une solution hypotonique, elle absorbe de l'eau par osmose et commence à gonfler, mais la paroi cellulaire l'empêche d'éclater. On dit que la cellule végétale est devenue «turgescente», c'est-à-dire gonflée et dure. La pression à l'intérieur de la cellule augmente jusqu'à ce que cette pression interne soit égale à la pression extérieure. Cette pression liquide ou hydrostatique est appelée «pression de turgescence» et elle empêche l'apport net supplémentaire d'eau.
- La turgescence est très importante pour les plantes car elle aide à maintenir la rigidité et la stabilité des tissus végétaux, et comme chaque cellule exerce une pression de turgescence sur sa voisine, elle crée une tension tissulaire végétale qui permet aux parties vertes de la plante de `` se lever '' au soleil.
- Lorsqu'une cellule végétale est placée dans une solution hypertonique, l'eau provenant de l'intérieur du cytoplasme de la cellule se diffuse et la cellule végétale est dite «flasque». Si la cellule végétale est ensuite observée au microscope, on remarquera que le cytoplasme s'est rétréci et s'est éloigné de la paroi cellulaire. Ce phénomène s'appelle la plasmolyse. Le processus est inversé dès que les cellules sont transférées dans une solution hypotonique (déplasmolyse).
- Lorsqu'une cellule végétale est placée dans une solution isotonique, un phénomène appelé «plasmolyse naissante» se produit. «Débutant» signifie «sur le point d'être». Bien que la cellule ne soit pas plasmoslysée, elle n'est pas non plus turgescente. Lorsque cela se produit, les parties vertes de la plante tombent et sont incapables de maintenir les feuilles au soleil.
Effets de l'osmose sur les cellules animales
- Les cellules animales n'ont pas de parois cellulaires, donc dans les solutions hypotoniques, les cellules animales gonflent et explosent. Si trop d'eau pénètre dans la cellule animale, elle peut éclater - c'est ce qu'on appelle la lyse. Ils ne peuvent pas devenir turgescents car il n'y a pas de paroi cellulaire pour empêcher la cellule d'éclater. Lorsque la cellule risque d'éclater, des organites appelées vacuoles contractiles pomperont l'eau hors de la cellule pour éviter que cela ne se produise.
- Dans les solutions hypertoniques, l'eau diffuse hors de la cellule en raison de l'osmose et la cellule se rétrécit. Si trop d'eau quitte la cellule animale, elle peut rétrécir - c'est ce qu'on appelle le crénelage. Ainsi, la cellule animale doit toujours être entourée d'une solution isotonique. Dans le corps humain, les reins fournissent le mécanisme de régulation nécessaire pour le plasma sanguin. La concentration d'eau et de sel éliminée du sang par les reins est contrôlée par une partie du cerveau appelée hypothalamus. Le processus de régulation de la concentration d'eau et de sels minéraux dans le sang est appelé osmorégulation.
- Les animaux qui vivent sur la terre ferme doivent conserver l'eau, tout comme les animaux qui vivent dans l'eau de mer salée. Les animaux qui vivent en eau douce ont le problème inverse; ils doivent se débarrasser de l'excès d'eau aussi vite qu'il entre dans leur corps par osmose.
