Back to the topics list

osmoza

Cele kształcenia

Podczas tej lekcji uczniowie będą

• Opisz osmozę i ciśnienie osmotyczne
• Opisz rozpuszczalnik i substancję rozpuszczoną
• Opisz rozwiązanie i różne rodzaje rozwiązań
• Zrozumienie wpływu osmozy na komórki roślinne
• Zrozumienie wpływu osmozy na komórki zwierzęce

Co to jest osmoza?

Osmoza to ruch wody z wysokiego do niskiego stężenia przez półprzepuszczalną membranę. Osmoza odnosi się tylko do ruchu cząsteczek wody. Jest to szczególny rodzaj dyfuzji.

Jest to transport pasywny, co oznacza, że nie wymaga energii do zastosowania.

Rozcieńczony roztwór zawiera wysokie stężenie cząsteczek wody, podczas gdy stężony roztwór zawiera niskie stężenie cząsteczek wody.

Różne stężenia substancji rozpuszczonych po obu stronach membrany powodują ciśnienie osmotyczne. Kiedy zachodzi osmoza, woda przemieszcza się od strony membrany o niższym ciśnieniu osmotycznym do strony membrany o wyższym ciśnieniu osmotycznym.

Kiedy stężenie wody jest takie samo po obu stronach membrany, ruch cząsteczek wody będzie taki sam w obu kierunkach. Nie będzie ruchu netto cząsteczek wody.

Osmoza w żywych komórkach

Komórki zawierają rozcieńczone roztwory jonów, cukrów i aminokwasów.

Błona komórkowa jest częściowo przepuszczalna. Woda będzie przemieszczać się do i z komórek przez osmozę.

Ważnym przykładem osmozy jest ruch cząsteczek cieczy (rozpuszczalnika) przez błonę komórkową do komórki o wyższym stężeniu substancji rozpuszczonej.

Co to jest ciśnienie osmotyczne?

Ciśnienie osmotyczne to ciśnienie, które powoduje dyfuzję wody przez półprzepuszczalne membrany. Zwiększa się z powodu wzrostu stężenia substancji rozpuszczonych w roztworze.

Co to są rozpuszczalniki i substancje rozpuszczone?

Osmoza zajmuje się roztworami chemicznymi. Roztwory składają się z dwóch części - rozpuszczalnika i substancji rozpuszczonej.

Kiedy substancja rozpuszczona rozpuszcza się w rozpuszczalniku, produkt końcowy nazywany jest roztworem. Przykładem rozwiązania jest słona woda; sól jest substancją rozpuszczoną, a woda rozpuszczalnikiem.

Jakie są różne rodzaje rozwiązań?

Istnieją trzy rodzaje roztworów osmozy - roztwór izotoniczny, roztwór hipotoniczny i roztwór hipertoniczny. Różne rodzaje roztworów mają różny wpływ na komórki z powodu osmozy.

1. Hipertoniczny — roztwór hipertoniczny jest przeciwieństwem roztworu hipotonicznego; na zewnątrz komórki jest więcej substancji rozpuszczonej niż w jej wnętrzu. W tego typu roztworach woda wypływa z komórki i powoduje jej kurczenie się.

2. Izotoniczny – roztwór izotoniczny ma takie samo stężenie substancji rozpuszczonych zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz komórki. W tych warunkach nie ma ruchu netto rozpuszczalnika; w tym przypadku ilość wody wchodzącej i wychodzącej z błony komórkowej jest równa.

3. Hipotoniczny – W roztworze hipotonicznym stężenie substancji rozpuszczonych w komórce jest wyższe niż na zewnątrz komórki. W roztworze hipotonicznym woda przemieszcza się do komórki i może powodować pęcznienie komórki; komórki, które nie mają ściany komórkowej, takie jak komórki zwierzęce, mogą eksplodować w tego typu roztworach.

Skutki osmozy w komórkach roślinnych

1. Hipotoniczny
2. Hipertoniczny

• Komórki roślinne są otoczone sztywną ścianą komórkową. Gdy komórka roślinna zostanie umieszczona w roztworze hipotonicznym, pobiera wodę przez osmozę i zaczyna pęcznieć, ale ściana komórkowa zapobiega jej pękaniu. Mówi się, że komórka roślinna stała się „nabrzmiała”, tj. spuchnięta i twarda. Ciśnienie wewnątrz komórki rośnie, aż to ciśnienie wewnętrzne zrówna się z ciśnieniem na zewnątrz. To ciśnienie cieczy lub ciśnienie hydrostatyczne nazywane jest „ciśnieniem turgorowym” i zapobiega dalszemu pobieraniu wody netto.
• Turgor jest bardzo ważny dla roślin, ponieważ pomaga w utrzymaniu sztywności i stabilności tkanki roślinnej, a ponieważ każda komórka wywiera ciśnienie turgorowe na swojego sąsiada, tworzy napięcie tkanki roślinnej, które pozwala zielonym częściom rośliny „stać” w światło słoneczne.
• Kiedy komórkę roślinną umieszcza się w roztworze hipertonicznym, woda z wnętrza cytoplazmy komórki dyfunduje i mówi się, że komórka roślinna stała się „zwiotczała”. Jeśli następnie obserwuje się komórkę roślinną pod mikroskopem, można zauważyć, że cytoplazma skurczyła się i odsunęła od ściany komórkowej. Zjawisko to nazywa się plazmolizą. Proces odwraca się, gdy tylko komórki zostaną przeniesione do roztworu hipotonicznego (deplazmoliza).
• Mówi się, że kiedy komórka roślinna jest umieszczana w roztworze izotonicznym, zachodzi zjawisko zwane „początkową plazmolizą”. „Początkujący” oznacza „za chwilę”. Chociaż komórka nie jest poddana plazmoslizie, nie jest też nabrzmiała. Kiedy tak się dzieje, zielone części rośliny opadają i nie są w stanie utrzymać liści w słońcu.

Skutki osmozy w komórkach zwierzęcych

• Komórki zwierzęce nie mają ścian komórkowych, więc w roztworach hipotonicznych komórki zwierzęce pęcznieją i eksplodują. Jeśli do komórki zwierzęcej dostanie się zbyt dużo wody, może ona pęknąć – nazywa się to lizą. Nie mogą stać się nabrzmiałe, ponieważ nie ma ściany komórkowej, która zapobiegałaby pęknięciu komórki. Kiedy komórce grozi pęknięcie, organelle zwane kurczliwymi wakuolami wypompują wodę z komórki, aby temu zapobiec.
• W roztworach hipertonicznych woda dyfunduje z komórki w wyniku osmozy i komórka kurczy się. Jeśli zbyt dużo wody opuszcza komórkę zwierzęcą, może się ona kurczyć – nazywa się to fałdowaniem. Zatem komórka zwierzęca zawsze musi być otoczona roztworem izotonicznym. W ludzkim ciele nerki zapewniają niezbędny mechanizm regulujący osocze krwi. Stężenie wody i soli usuwanych z krwi przez nerki jest kontrolowane przez część mózgu zwaną podwzgórzem. Proces regulacji stężenia wody i soli mineralnych we krwi nazywa się osmoregulacją.
• Zwierzęta żyjące na suchym lądzie muszą oszczędzać wodę, podobnie jak zwierzęta żyjące w słonej wodzie morskiej. Zwierzęta żyjące w wodach słodkich mają odwrotny problem; muszą pozbyć się nadmiaru wody tak szybko, jak dostaje się ona do ich ciał w wyniku osmozy.