Διδακτικά Βιβλία του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου

Αναζήτηση

Βρες
Εμφάνιση

Βιολογική σημασία της ώσμωσης

Το φαινόμενο της ώσμωσης παίζει σημαντικό ρόλο σε πολλά βιολογικά φαινόμενα που συσχετίζονται με τη λειτουργά του κυττάρου. Η κυτταρική μεμβράνη είναι ημιπερατή μεμβράνη. Δηλαδή επιτρέπει τη δίοδο των μορίων του νερού, όχι όμως των μορίων της πρωτεΐνης ή άλλων μεγαλομορίων. Για να μην έχουμε μορφολογικές μεταβολές των ερυθρών αιμοσφαιρίων, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα, θα πρέπει τα ενέσιμα διαλύματα π.χ. φυσιολογικός ορός (υδατικό διάλυμα 0,9% w/w. NaCl) να έχουν την ίδια ωσμωτική με το αίμα, δηλαδή περίπου 8 atm. 1. Αν το κύτταρο βυθιστεί σε υδατικό διάλυμα ισοτονικό σε σχέση με το ενδοκυτταρικό υγρό (π.χ. φυσιολογικός ορός), τότε το κύτταρο διατηρεί το μέγεθος του, καθώς ο αριθμός των εισερχομένων μορίων νερού ισούται με τον αριθμό των εξερχόμενων. 2. Αν το κύτταρο βυθιστεί σε διάλυμα υπερτονικό σε σχέση με το ενδοκυτταρικό υγρό του (πχ πυκνό διάλυμα ζάχαρης), τότε το κύτταρο συρρικνώνεται, καθώς ο αριθμός των εισερχομένων μορίων νερού είναι μικρότερος των εξερχόμενων. 3. Αν το κύτταρο βυθιστεί σε διάλυμα υποτονικό σε σχέση με το ενδοκυτταρικό υγρό (πχ καθαρό νερό), τότε το κύτταρο διογκώνεται, καθώς ο αριθμός των εισερχόμενων μορίων νερού είναι μεγαλύτερος των εξερχόμενων. Αυτό μπορεί να οδηγήσει στη διάρρηξη του κυττάρου. Για παράδειγμα, αν βυθιστούν ερυθρά αιμοσφαίρια σε καθαρό νερό, τότε τα αιμοσφαίρια διογκώνονται και σπάζουν, ενώ διαχέεται η αιμοσφαιρίνη (ερυθρά χρωστική) που περιέχουν στο νερό. Αυτό ονομάζεται αιμόλυση των ερυθρών αιμοσφαιρίων.

ΣΧΗΜΑ 1.18 Ερυθρά αιμοσφαίρια σε διάλυμα α. ισοτονικό β. υπερτονικό και γ. υποτονικό ως προς το ενδοκυττάριο υγρό.

Παράδειγμα 1.7 Οριζόντιο κυλινδρικό δοχείο έχει μήκος 24 cm και χωρίζεται στο μέσο με κινητή ημιπερατή μεμβράνη. Γεμίζουμε το ένα μέρος με υδατικό διάλυμα που περιέχει 0,1 mol ουσίας Α και το άλλο με υδατικό διάλυμα που περιέχει 0,2 mol της Α. Προς τα πού θα κινηθεί η μεμβράνη και πόσο; ΛΥΣΗ Σύμφωνα με το φαινόμενο της ώσμωσης θα περάσουν μόρια νερού από το διάλυμα μικρότερης συγκέντρωσης προς το διάλυμα μεγαλύτερης συγκέντρωσης σε διαλυμένη ουσία. Το φαινόμενο, όπως αναφέραμε θα σταματήσει, όταν εξισωθούν οι συγκεντρώσεις των διαλυμάτων στις δύο πλευρές της μεμβράνης. Όταν λέμε θα σταματήσει, εννοούμε ότι θα αποκατασταθεί δυναμική ισορροπία, δηλαδή ο ίδιος αριθμός μορίων διαλύτη περνά από την ημιπερατή μεμβράνη στο ίδιο χρονικό διάστημα και προς τα δύο διαλύματα. Για να συμβεί αυτό στην περίπτωση μας, η μεμβράνη, όπως δείχνει το σχήμα β, θα κινηθεί προς τα αριστερά για να δώσει χώρο στο νερό. Έστω ότι κινείται κατά x cm. Η ποσότητα της διαλυμένης ουσίας Α θα παραμείνει η ίδια στα δύο διαλύματα και στην τελική θέση έχουμε: c1= c2 ή [pic], η μεμβράνη δηλαδή θα κινηθεί προς τα αριστερά κατά 4 cm.

Εφαρμογή Οριζόντιο κυλινδρικό δοχείο έχει μήκος 40 cm και χωρίζεται στο μέσο με κινητή ημιπερατή μεμβράνη. Το ένα μέρος είναι γεμάτο με υδατικό διάλυμα που περιέχει 0,2 mol ουσίας Α και το άλλο με υδατικό διάλυμα που περιέχει 0,5 mol ουσίας Β. Προς τα πού και πόσο θα κινηθεί η μεμβράνη και γιατί;