ciljevi učenja
U ovoj lekciji učenici će
- Opišite osmozu i osmotski tlak
- Opišite otapalo i otopljenu tvar
- Opišite rješenje i različite vrste rješenja
- Razumjeti učinak osmoze u biljnim stanicama
- Razumjeti učinak osmoze u životinjskim stanicama
Što je osmoza?
Osmoza je kretanje vode iz visoke koncentracije u nisku koncentraciju kroz polupropusnu membranu. Osmoza se odnosi samo na kretanje molekula vode. To je posebna vrsta difuzije.
To je pasivni transport što znači da ne zahtijeva energiju za primjenu.
Razrijeđena otopina sadrži visoku koncentraciju molekula vode, dok koncentrirana otopina sadrži nisku koncentraciju molekula vode.
Različite koncentracije otopljenih tvari na dvije strane membrane uzrokuju osmotski tlak. Kada se osmoza dogodi, voda se kreće sa strane membrane s nižom količinom osmotskog tlaka na stranu membrane s većom količinom osmotskog tlaka.
Kada je koncentracija vode ista na obje strane membrane, kretanje molekule vode bit će isto u oba smjera. Neće biti neto kretanja molekula vode.
Osmoza kroz žive stanice
Stanice sadrže razrijeđene otopine iona, šećera i aminokiselina.
Stanična membrana je djelomično propusna. Voda će ulaziti i izlaziti iz stanica osmozom.
Važan primjer osmoze je kretanje tekućih (otapala) molekula preko stanične membrane u stanicu s višom koncentracijom otopljene tvari.
Što je osmotski tlak?
Osmotski tlak je tlak koji uzrokuje difuziju vode kroz polupropusne membrane. Povećava se zbog povećanja koncentracije otopljenih tvari u otopini.
Što su otapala i otopljene tvari?
Osmoza se bavi kemijskim otopinama. Otopine se sastoje od dva dijela - otapala i otopljene tvari.
Kada se otopljena tvar otopi u otapalu, krajnji proizvod se naziva otopinom. Slana voda je primjer rješenja; sol je otopljena tvar, a voda je otapalo.
Koje su različite vrste rješenja?
Postoje tri vrste osmoznih otopina – izotonična otopina, hipotonična otopina i hipertonična otopina. Različite vrste otopina imaju različite utjecaje na stanice zbog osmoze.
1. Hipertonična – Hipertonična otopina je suprotna od hipotonične otopine; izvan stanice ima više otopljene tvari nego unutar nje. U ovoj vrsti otopine, voda se pomiče iz stanice i uzrokuje da se stanica skuplja.
2. Izotonična – Izotonična otopina ima istu koncentraciju otopljenih tvari unutar i izvan stanice. U tim uvjetima nema neto kretanja otapala; u tom slučaju je količina vode koja ulazi i izlazi iz stanične membrane jednaka.
3. Hipotonični – U hipotoničnoj otopini veća je koncentracija otopljenih tvari unutar stanice nego izvan stanice. U hipotoničnoj otopini, voda se kreće u stanicu i može uzrokovati bubrenje stanice; stanice koje nemaju staničnu stijenku, kao što su životinjske stanice, mogle bi eksplodirati u ovoj vrsti otopine.
Učinci osmoze u biljnim stanicama
- Hipotonični
- Hipertonični
- Biljne stanice zatvorene su čvrstom staničnom stijenkom. Kad se biljna stanica stavi u hipotoničnu otopinu, ona osmozom upija vodu i počinje bubriti, ali stanična stijenka sprječava njezino pucanje. Kaže se da je biljna stanica postala 'turgidna' tj. natekla i tvrda. Tlak unutar ćelije raste sve dok ovaj unutarnji tlak nije jednak vanjskom tlaku. Taj tekući ili hidrostatski tlak naziva se 'turgorski tlak' i sprječava daljnji neto unos vode.
- Turgidnost je vrlo važna za biljke jer pomaže u održavanju krutosti i stabilnosti biljnog tkiva, a kako svaka stanica vrši turgorski pritisak na susjeda, stvara napetost biljnog tkiva što omogućuje zelenim dijelovima biljke da 'ustanu' na sunčevu svjetlost.
- Kada se biljna stanica stavi u hipertoničnu otopinu, voda iz unutarnje citoplazme stanice difundira i kaže se da je biljna stanica postala 'mlahava'. Ako se tada biljna stanica promatra pod mikroskopom, primijetit će se da se citoplazma smanjila i povukla od stanične stijenke. Taj se fenomen naziva plazmoliza. Proces je obrnut čim se stanice prebace u hipotoničnu otopinu (deplazmoliza).
- Kada se biljna stanica stavi u izotoničnu otopinu, javlja se fenomen koji se naziva "početna plazmoliza". 'Početak' znači 'uskoro će biti'. Iako stanica nije plazmolizirana, nije ni turgidna. Kada se to dogodi, zeleni dijelovi biljke klonu i ne mogu zadržati lišće na sunčevoj svjetlosti.
Učinci osmoze u životinjskim stanicama
- Životinjske stanice nemaju stanične stijenke pa u hipotonskim otopinama životinjske stanice nabubre i eksplodiraju. Ako previše vode uđe u životinjsku stanicu, može se rasprsnuti – to se zove liza. Ne mogu postati čvrsti jer ne postoji stanična stijenka koja bi spriječila da stanica pukne. Kada je stanica u opasnosti od pucanja, organele zvane kontraktilne vakuole će ispumpati vodu iz stanice kako bi spriječile da se to dogodi.
- U hipertonskim otopinama voda zbog osmoze difundira izvan stanice i stanica se skuplja. Ako previše vode napusti životinjsku stanicu, ona se može smanjiti – to se zove stvaranje. Dakle, životinjska stanica uvijek mora biti okružena izotoničnom otopinom. U ljudskom tijelu, bubrezi osiguravaju potreban regulatorni mehanizam za krvnu plazmu. Koncentraciju vode i soli koje bubrezi uklanjaju iz krvi kontrolira dio mozga koji se naziva hipotalamus. Proces regulacije koncentracije vode i mineralnih soli u krvi naziva se osmoregulacija.
- Životinje koje žive na suhom moraju čuvati vodu, kao i životinje koje žive u slanoj morskoj vodi. Životinje koje žive u slatkoj vodi imaju suprotan problem; moraju se riješiti viška vode onoliko brzo koliko osmozom ulazi u njihova tijela.
