Обясняваме какво представлява осмозата и видовете, които съществуват. Също така, защо е важно, какво е биологична дифузия и примери за осмоза.
Какво е осмоза?
Осмозата или осмозата е физическо явление на обмен на материя през полупропусклива мембрана, от по-малко плътна среда към по-висока плътност, без да се правят разноски от Енергия. Това е пасивно явление, но жизненоважно за метаболизъм мобилен телефон живи същества.
Механиката на осмозата преследва равновесието на концентрациите между двата сегмента на решение разделени от мембраната, предаваща разтворител от едната страна на другата, за да се разреди екстремът с по-висока концентрация. Това ще генерира промяна на налягане, известно като осмотично налягане. Това се случва с мембраната на клетки, чиято вътрешност може да бъде с по-голяма, равна или по-малка концентрация от външната, позволяваща влизане и излизане на Вода, тоест осморегулация, без разходи за енергия.
Осмозата е открита през 1877 г. в изследванията по физиология на растенията от германеца Вилхелм Пфефер, въпреки факта, че подобни изследвания вече съществуват по въпроса и терминът е въведен през 1854 г. (от британеца Томас Греъм).
Видове осмоза
Има две форми на осмоза: директна и обратна.
- Директна осмоза. Това е този, който се среща в клетките на живите същества, в които водата влиза или излиза през плазмената мембрана, позволявайки равновесие с околната среда, въпреки че в случаи на хипертонично (с огромна концентрация на разтвореното вещество) или хипотонично (с минимална концентрация на разтвореното вещество) може да предизвика дехидратация или експлозия чрез натрупване на клетката, съответно.
- Обратна осмоза. Това е идентичен механизъм, но в обратна посока, който позволява потока на вода или разтворител от точката с най-висока концентрация до най-ниската концентрация на разтвореното вещество, което е идеално за пречистване или задържане на разтвореното вещество. За да се случи това, трябва да се приложи налягане, което преодолява естественото осмотично налягане (тоест изисква енергийни разходи).
Значението на осмозата
Осмозата е жизненоважна за клетъчния метаболизъм, тъй като е форма на транспортиране на материя между вътрешността и извън клетката, която не включва никакви енергийни разходи, тоест протича пасивно, без да се консумира АТФ. Този принцип също е основен за обяснение на произхода на живот, тъй като в първите форми на клетъчен живот все още не е имало активни метаболитни механизми.
От друга страна, принципите на осмозата могат да бъдат възпроизведени в ежедневни ситуации и позволяват, например, филтриране на вода (обратна осмоза), наред с други практически процедури като производството на катализатори или улесняване на промишлените процеси на охлаждане.
Биологична дифузия
Процес, подобен на осмозата, е известен като проста дифузия, от гледна точка на това, че включва преминаването на частици от една среда (като вътрешността на клетката) в друга (като извънклетъчната среда) през полупропусклива мембрана, движеща се от средата с най-висока концентрация към тази с най-ниска концентрация (тоест след градиента на концентрацията). Това става пасивно, тоест без консумация на добавена енергия.
Съответно, биологичната дифузия е тази, която се извършва в клетките, позволявайки влизането или излизането на молекули през плазмената мембрана, според градиента на концентрацията. Така например кислородът навлиза в кръвта в червените кръвни клетки, където хемоглобинът може да ги улови за транспорт. Този единствен пример показва жизненоважното значение на този механизъм за живота.
Примери за осмоза
Някои прости примери за осмоза са:
- Пречистване на водата. За отстраняване на нейните примеси от водата може да се приложи принципът на обратната осмоза, за отделяне на разтвореното в нея съдържание с помощта на полупропусклива мембрана.
- Хидратацията на едно яйце.Черупката на яйцето действа като осмотична мембрана, позволяваща на водата да навлезе във вътрешността му (по-концентрирана), така че свареното яйце може да се накисва, без да се счупи черупката му.
- Клетъчна осмоза. Част от клетъчните транспортни механизми, които позволяват обмена (влизане или излизане) на материята между цитоплазма и на заобикаляща среда без да се консумира АТФ в процеса.