Osmoseprozess, Typen, Unterschiede bei der Diffusion und Beispiele

Der Osmose Es ist ein passives Phänomen der Wasserverschiebung durch eine Membran. Dies kann eine Zellmembran, ein Epithel oder eine künstliche Membran sein. Das Wasser wird von einem niedrigen osmotischen Druckbereich (oder wo das Wasser häufiger vorhanden ist) auf den Bereich mit größeren osmotischen Drücken (oder wo das Wasser weniger reichlich vorhanden ist) mobilisiert.

Dieser Prozess ist von biologischer Relevanz und Orchester eine Reihe physiologischer Prozesse, sowohl bei Tieren als auch bei Pflanzen.

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Der erste Forscher in der Berichterstattung über das osmotische Phänomen war Abbé Jean Antoine Nollet. 1748 arbeitete Nollet mit Tierzellmembranen und bemerkte, dass beim Platzieren von reinem Wasser auf einer Seite der Membran eine Lösung mit verdünnten Elektrolyten in den Bereich mit Stoffen in den Bereich bewegt wurde.

Somit wurde der Durchgang von Wasser zugunsten seines Konzentrationsgradienten beschrieben und Osmose genannt. Der Begriff kommt von griechischen Wurzeln Osmos, Was bedeutet das drücken.

Im Jahr 1877 führte Wilhelm Pfeller die ersten Studien zum osmotischen Druck durch. Das experimentelle Design beinhaltete die Verwendung einer „Membran“ von Kupferferrocyanid auf der Oberfläche eines porösen Tonglas.

Die künstlichen Membranen von Pfeller waren stark genug, um einem signifikanten osmotischen Druck standzuhalten und nicht zu kollabieren. Dieser Forscher könnte daraus schließen, dass der osmotische Druck proportional zur Stoffkonzentration ist.

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Verfahren

Die Bewegung von Wasser durch eine Membran von einer niedrigen Konzentrationszone zu einer hohen Konzentrationszone wird als Osmose bezeichnet. Dieser Prozess erfolgt aus einem Bereich mit dem niedrigsten osmotischen Druck in Richtung des höchsten osmotischen Drucks.

Zuerst kann diese Aussage verwirrend sein und sogar widersprüchlich sein. Wir sind an die passive Bewegung von "Alto to Bajo" gewöhnt. Beispielsweise kann Wärme von hohen bis niedrigen Temperaturen sein, Glukose diffundiert von hohen Konzentrationsregionen bis hin zu weniger konzentrierten Bereichen und so weiter.

Wie bereits erwähnt, bewegt sich das Wasser, das das Phänomen der Osmose erlebt hat. Dies tritt auf, da Wasser pro Volumeneinheit häufiger vorkommt, wo der gelöste Stoff weniger reichlich vorhanden ist.

Das heißt, während der Osmose wird das Wasser dort mobilisiert, wo sie  (Wasser) ist häufiger dort, wo es weniger reichlich vorhanden ist. Daher muss das Phänomen aus der Perspektive von Wasser verstanden werden.

Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass Osmose die Bewegung von regiert Wasser durch die Membranen und wirkt sich nicht direkt auf die Bewegung von gelösten Stoffen aus. Wenn sich gelöste Stoffe ausbreiten, folgen sie dies den Gradienten ihrer eigenen chemischen Konzentration. Nur das Wasser folgt dem Gradienten der osmotischen Druckkonzentration.

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Osmotischer Druck

Druck?

Einer der verwirrten Aspekte beim Verständnis des Osmoseprozesses ist die Verwendung des Wortes Druck. Verwirrt zu vermeiden.

Beispielsweise hat eine 1 m -Konzentrationglukoselösung einen osmotischen Druck von 22 atm. Die Lösung "nutzen" Glasflaschen und kann jedoch auf die gleiche Weise wie reines Wasser gespeichert werden.

Der Begriff Druck wird nur durch einen historischen Unfall verwendet, da die ersten Wissenschaftler, die diese Phänomene untersuchten.

Wenn also zwei Lösungen, die sich in ihren osmotischen Drücken unterscheiden.

Osmotische und hydrostatische Druck

Der Osmoseprozess führt zur Bildung des hydrostatischen Drucks. Die Druckdifferenz führt zum Niveau der konzentriertesten Lösung, da sich das Wasser auf diese ausbreitet. Die Erhöhung des kontinuierlichen Wasserspiegels bis zur Nettoquote der Wasserbewegung gleich Null ist.

Ein Nettostrom wird erreicht, wenn der hydrostatische Druck in Kompartiment II ausreicht, um die Wassermoleküle dazu zu erzwingen.

Zum Wasserdruck, der durch die Partikel (vom Kompartment I bis II) verursacht wird, wird als osmotischer Druck der Lösung im Kompartment II bezeichnet.

Wie kontrollieren Wasser in den Zellen den Fluss?

Dank des osmotischen Phänomens kann sich Wasser passiv durch Zellmembranen bewegen. Historisch gesehen ist bekannt, dass Tieren ein aktives Wassertransportsystem fehlen, um den Fluss dieser Substanz zu kontrollieren.

Aktive Transportsysteme mit aktivem gelösten gelösten Transportsystemen können jedoch die Richtung der Wasserverschiebung in eine günstige Richtung verändern. Auf diese Weise ist der aktive Transport gelöster Stoffköpfe eine Möglichkeit, wie Tiere ihre Stoffwechselergie nutzen, um den Wassertransport zu kontrollieren.

Quantifizierung

Es gibt mathematische Formeln, die die Messung der Geschwindigkeit ermöglichen, mit der das Wasser die Membranen durch Osmose überschreitet. Die Berechnung der Gleichung ist wie folgt:

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Wasser osmotischer Transportrate = K (π₁-Π₂ / X). Wo π₁ und π₂ Sie sind der osmotische Druck der Lösungen auf beiden Seiten der Membran und x ist der Abstand, der sie trennt.

Die Beziehung (π₁-Π₂ / X) ist als osmotischer Druck oder osmotischer Druckgradienten bekannt.

Der letzte Term der Gleichung ist k ist der Verhältnismäßigkeitskoeffizient, der von der Temperatur und der Membranpermeabilität abhängt.

Diffusionsunterschiede

Was ist Diffusion?

Die Diffusion tritt durch die zufällige thermische Bewegung von gelösten oder suspendierten Molekülen auf. Die Diffusionsrate kann durch Ficks Gleichung berechnet werden.

Es ist ein exergonischer Prozess aufgrund der Erhöhung der Entropie durch die zufällige Verteilung von Molekülen.

In dem Fall, dass die Substanz ein Elektrolyt ist, sollte zusätzlich zu den Konzentrationen die Gesamtlastdifferenz zwischen den beiden Kompartimenten berücksichtigt werden.

Osmose ist ein besonderer Fall von Verbreitung

Diffusion und Osmose sind keine gegenteiligen Begriffe, viel weniger gegenseitig ausschließende Konzepte.

Wassermoleküle haben die Fähigkeit, sich schnell durch Zellmembranen zu bewegen. Wie wir erklären, breiten sie sich in einem Prozess, der als Osmose bezeichnet wird, von einer geringen Konzentrationsregion auf eine hohe Konzentration aus.

Wir scheinen seltsam über "Wasserkonzentration" zu sprechen, aber diese Substanz verhält sich wie jede andere Substanz. Das heißt, verbreiten zugunsten seines Konzentrationsgradienten.

Einige Autoren verwenden jedoch den Begriff "Wasserverbreitung" als Synonym für Osmose. Wenden Sie es buchstäblich auf biologische Systeme an, die falsch sein können, da gezeigt wurde, dass die Osmose -Rate durch biologische Membranen größer ist.

In einigen biologischen Systemen durchläuft Wasser eine einfache Diffusion durch die Zellmembran. Einige Zellen verfügen jedoch über spezielle Kanäle für den Wasserdurchgang. Die wichtigsten werden Aquaporine genannt, wodurch die Geschwindigkeit des Wasserflusses durch die Membran erhöht wird.

Beispiele

Innerhalb biologischer Systeme ist die Bewegung von Wasser durch Zellmembranen von entscheidender Bedeutung, um Dutzende physiologischer Prozesse zu verstehen. Einige Beispiele sind:

Osmotischer Austausch in Süßwasserfischen

Ein interessantes Beispiel für die Rolle der Tiere -Osmose ist der Austausch von Wasser, der in Fischen, die in frischen Gewässern leben, auftritt.

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Die Tiere, die Süßwasserkörper bewohnen.

Die Fischarten Carassius auratus Leben in frischen Wasserumgebungen. Eine Person mit einer Masse von 100 Gramm kann dank der Verschiebung von Wasser in seinem Körper etwa 30 Gramm Wasser pro Tag gewinnen. Der Fisch hat Systeme - energetisch teuer -, um überschüssiges Wasser kontinuierlich loszuwerden.

Flüssigkeitsresorption

Im Magen -Darm -Tieresystem muss das Phänomen der Osmose so auftreten, dass es richtig funktioniert. Der geheime Verdauungstrakt eine signifikante Menge Flüssigkeit (in den Ordenlitern), die durch Osmose von den Zellen, die den Darm beourne.

Für den Fall, dass dieses System seine Arbeit nicht ausführt, können intensive Durchfallereignisse vorgestellt werden. Die Verlängerung dieser Fehlfunktion kann zu einer Dehydration von Patienten führen.

Treffer in Pflanzen

Das Wasservolumen in den Zellen hängt von der Konzentration sowohl der inneren als auch der äußeren Umgebung ab, und der Durchfluss wird durch die Diffusionsphänomene und Osmose orchestriert.

Wenn eine tierische Zelle (wie eine Erythrozyte) in ein Medium gelegt wird, das den Wassereintritt begünstigt, könnte sie platzen lassen. Im Gegensatz dazu haben Pflanzenzellen eine Wand, die sie vor osmotischem Stress schützt.

In der Tat nutzen Nicht -woody -Pflanzen diesen Druck, der durch passives Wassereingang erzeugt wird. Dieser Druck hilft, sich an verschiedene Pflanzenorgane wie Blätter zu halten, wie z. B. Blätter. Zu der Zeit, als das Wasser aus den Zellen herauskommt, verliert die Zelle Angst und verdorren.

Verweise

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