Mục tiêu học tập
Trong bài học này, học sinh sẽ
- Mô tả sự thẩm thấu và áp suất thẩm thấu
- Mô tả dung môi và chất tan
- Mô tả giải pháp và các loại giải pháp khác nhau
- Hiểu tác dụng của hiện tượng thẩm thấu ở tế bào thực vật
- Hiểu tác dụng của hiện tượng thẩm thấu ở tế bào động vật
Thẩm thấu là gì?
Thẩm thấu là sự di chuyển của nước từ nơi có nồng độ cao đến nơi có nồng độ thấp qua màng bán thấm. Thẩm thấu chỉ chuyển động của các phân tử nước. Nó là một kiểu khuếch tán đặc biệt.
Đây là vận chuyển thụ động có nghĩa là nó không cần năng lượng để sử dụng.
Dung dịch loãng chứa nồng độ phân tử nước cao, còn dung dịch đậm đặc chứa nồng độ phân tử nước thấp.
Nồng độ khác nhau của các chất tan ở hai mặt của màng gây ra áp suất thẩm thấu. Khi xảy ra hiện tượng thẩm thấu, nước sẽ di chuyển từ phía màng có áp suất thẩm thấu thấp hơn sang phía màng có áp suất thẩm thấu cao hơn.
Khi nồng độ của nước ở hai bên màng như nhau thì chuyển động của phân tử nước sẽ giống nhau theo cả hai hướng. Sẽ không có chuyển động ròng của các phân tử nước.
Thẩm thấu qua các tế bào sống
Tế bào chứa các dung dịch loãng của các ion, đường và axit amin.
Màng tế bào có tính thấm một phần. Nước sẽ di chuyển vào và ra khỏi tế bào theo cơ chế thẩm thấu.
Một ví dụ quan trọng của thẩm thấu là sự di chuyển của các phân tử chất lỏng (dung môi) qua màng tế bào vào tế bào có nồng độ chất tan cao hơn.
Áp suất thẩm thấu là gì?
Áp suất thẩm thấu là áp suất gây ra sự khuếch tán của nước qua màng bán thấm. Nó tăng lên do sự tăng nồng độ của các chất tan trong dung dịch.
Dung môi và chất tan là gì?
Thẩm thấu giải quyết các dung dịch hóa chất. Dung dịch có hai phần - dung môi và chất tan.
Khi một chất tan hòa tan trong dung môi, sản phẩm cuối cùng được gọi là dung dịch. Nước mặn là một ví dụ về dung dịch; muối là chất tan, và nước là dung môi.
Các loại dung dịch khác nhau là gì?
Có ba loại dung dịch thẩm thấu - dung dịch đẳng trương, dung dịch nhược trương và dung dịch ưu trương. Các loại dung dịch khác nhau có tác động khác nhau đến tế bào do quá trình thẩm thấu.
1. Ưu trương - Một dung dịch ưu trương là đối diện với một dung dịch nhược trương; có nhiều chất tan bên ngoài tế bào hơn bên trong nó. Trong loại dung dịch này, nước di chuyển ra khỏi tế bào và làm cho tế bào co lại.
2. Đẳng trương - Một dung dịch đẳng trương có cùng nồng độ các chất tan cả trong và ngoài tế bào. Trong các điều kiện này, không có chuyển động ròng của dung môi; trong trường hợp này, lượng nước vào và ra khỏi màng tế bào là bằng nhau.
3. Hạ âm - Trong dung dịch nhược trương, nồng độ các chất tan bên trong tế bào cao hơn bên ngoài tế bào. Trong dung dịch nhược trương, nước di chuyển vào tế bào và có thể làm cho tế bào sưng lên; các tế bào không có thành tế bào, chẳng hạn như tế bào động vật có thể phát nổ trong loại dung dịch này.
Ảnh hưởng của thẩm thấu trong tế bào thực vật
- Hypotonic
- Ưu trương
- Tế bào thực vật được bao bọc bởi một vách tế bào cứng. Khi tế bào thực vật được đặt trong một dung dịch nhược trương, nó sẽ hấp thụ nước bằng cách thẩm thấu và bắt đầu phồng lên, nhưng thành tế bào ngăn không cho nó vỡ ra. Tế bào thực vật được cho là đã trở nên 'rối loạn' tức là sưng lên và cứng. Áp suất bên trong tế bào tăng lên cho đến khi áp suất bên trong này bằng áp suất bên ngoài. Áp suất chất lỏng hoặc áp suất thủy tĩnh này được gọi là 'áp suất turgor' và nó ngăn cản việc tiếp nhận thêm nước ròng.
- Độ ẩm rất quan trọng đối với thực vật vì nó giúp duy trì độ cứng và ổn định của mô thực vật, và khi mỗi tế bào tạo ra một áp lực xoáy lên hàng xóm của nó, nó tạo ra sức căng mô thực vật cho phép các bộ phận xanh của cây 'đứng lên' vào ánh sáng mặt trời.
- Khi một tế bào thực vật được đặt trong một dung dịch ưu trương, nước từ bên trong tế bào chất của tế bào đó sẽ khuếch tán ra ngoài và tế bào thực vật được cho là đã trở nên 'mềm nhũn'. Nếu tế bào thực vật sau đó được quan sát dưới kính hiển vi, sẽ nhận thấy rằng tế bào chất đã bị co lại và kéo ra khỏi thành tế bào. Hiện tượng này được gọi là plasmolysis. Quá trình này được đảo ngược ngay sau khi các tế bào được chuyển vào một dung dịch giảm trương lực (khử thủy tinh).
- Khi một tế bào thực vật được đặt trong một dung dịch đẳng trương, một hiện tượng được gọi là "phân giải plasmolysis mới bắt đầu" được cho là xảy ra. 'Incipient' có nghĩa là 'sắp xảy ra'. Mặc dù tế bào không được phân giải plasmos, nhưng nó cũng không bị đục. Khi điều này xảy ra, các phần xanh của cây sẽ rũ xuống và không thể giữ lá dưới ánh sáng mặt trời.
Ảnh hưởng của thẩm thấu trong tế bào động vật
- Tế bào động vật không có thành tế bào nên trong dung dịch giảm trương lực, tế bào động vật phồng lên và phát nổ. Nếu quá nhiều nước xâm nhập vào tế bào động vật, nó có thể vỡ ra - điều này được gọi là ly giải. Chúng không thể trở nên lộn xộn vì không có thành tế bào để ngăn tế bào vỡ ra. Khi tế bào có nguy cơ bị vỡ, các bào quan được gọi là không bào co bóp sẽ bơm nước ra khỏi tế bào để ngăn điều này xảy ra.
- Trong dung dịch ưu trương, nước khuếch tán ra khỏi tế bào do thẩm thấu và tế bào co lại. Nếu quá nhiều nước rời khỏi tế bào động vật, tế bào có thể co lại - đây được gọi là quá trình hình thành. Vì vậy, tế bào động vật luôn phải được bao bọc bởi một dung dịch đẳng trương. Trong cơ thể con người, thận cung cấp cơ chế điều hòa cần thiết cho huyết tương. Nồng độ nước và muối được thận loại bỏ khỏi máu được kiểm soát bởi một phần của não được gọi là vùng dưới đồi. Quá trình điều hòa nồng độ nước và muối khoáng trong máu được gọi là quá trình điều hòa.
- Động vật sống trên đất khô phải tiết kiệm nước, cũng như động vật sống trong nước biển mặn. Động vật sống ở nước ngọt lại gặp vấn đề ngược lại; họ phải loại bỏ lượng nước dư thừa nhanh nhất khi nó xâm nhập vào cơ thể bằng cách thẩm thấu.
