אנו מסבירים מהי אוסמוזה והסוגים הקיימים. כמו כן, למה זה חשוב, מהי דיפוזיה ביולוגית ודוגמאות לאוסמוזה.
מהי אוסמוזה?
אוסמוזה או אוסמוזה היא תופעה פיזיקלית של החלפה של חוֹמֶר דרך קרום חצי חדיר, ממדיום פחות צפוף לגבוה יותר צְפִיפוּת, מבלי להיכנס להוצאה של אֵנֶרְגִיָה. זוהי תופעה פסיבית, אך חיונית עבור חילוף חומרים טלפון נייד יצורים חיים.
המכניקה של אוסמוזה רודפת אחר שיווי משקל של ריכוזים בין שני המקטעים של פִּתָרוֹן מופרד על ידי הממברנה, משדר מֵמֵס מצד אחד לצד השני כדי לדלל את הקיצוניות של ריכוז גבוה יותר. זה ייצור שינוי של לַחַץ, המכונה לחץ אוסמוטי. זה מה שקורה עם הממברנה של תאים, שהחלק הפנימי שלו עשוי להיות בריכוז גדול יותר, שווה או קטן יותר מהחלק החיצוני, המאפשר כניסה ויציאה של מים, כלומר ויסות אוסמו, ללא עלות אנרגיה.
אוסמוזה התגלתה ב-1877 במחקרים על פיסיולוגיה של הצמחים של וילהלם פפר הגרמני, למרות העובדה שכבר היו קיימים מחקרים דומים בעניין והמונח נטבע ב-1854 (על ידי תומס גרהם הבריטי).
סוגי אוסמוזה
ישנן שתי צורות של אוסמוזה: ישירה והפוכה.
- אוסמוזה ישירה. הוא זה שמתרחש בתאים של יצורים חיים, שבהם מים נכנסים או יוצאים דרך קרום פלזמה, המאפשר שיווי משקל עם הסביבה, למרות שבמקרים של היפרטוני (בריכוז עצום של המומס) או היפוטוני (בריכוז מינימלי של המומס) זה יכול לגרום להתייבשות או פיצוץ על ידי הצטברות התא, בהתאמה.
- אוסמוזה הפוכה. זהו מנגנון זהה אך בכיוון ההפוך, המאפשר זרימת מים או ממס מנקודת הריכוז הגבוהה ביותר לריכוז הנמוך ביותר של המומס, שהוא אידיאלי לטיהור או שמירה של מומס. כדי שזה יקרה, יש להפעיל לחץ שמתגבר על הלחץ האוסמוטי הטבעי (כלומר, הוא דורש עלות אנרגיה).
חשיבותה של אוסמוזה
אוסמוזה חיונית לחילוף החומרים בתאים, שכן זוהי צורה של הובלה של חומר בין הפנים והחוץ של התא, שאינה כרוכה בהוצאה אנרגטית כלשהי, כלומר היא מתרחשת באופן פסיבי, מבלי לצרוך. ATP. עיקרון זה הוא גם בסיסי כדי להסביר את מקורו של חַיִים, שכן בצורות הראשונות של החיים התאיים עדיין לא היו מנגנונים מטבוליים פעילים.
מאידך, ניתן לשכפל את עקרונות האוסמוזה במצבים יומיומיים ולאפשר, למשל, סינון מים (אוסמוזה הפוכה), בין שאר הליכים מעשיים כגון ייצור זרזים או הקלת תהליכי קירור תעשייתיים.
דיפוזיה ביולוגית
תהליך הדומה לאוסמוזה ידוע בשם דיפוזיה פשוטה, מנקודת המבט שהוא כרוך במעבר של חלקיקים ממדיום אחד (כגון פנים התא) לאחר (כגון הסביבה החוץ-תאית) דרך קרום חדיר למחצה, הנעה מהמדיום עם הריכוז הגבוה ביותר לזה עם הריכוז הנמוך ביותר (כלומר, בעקבות שיפוע הריכוז). זה מתרחש באופן פסיבי, כלומר ללא צריכת אנרגיה נוספת.
בהתאם, דיפוזיה ביולוגית היא זו המתרחשת בתאים, המאפשרת כניסה או יציאה של מולקולות דרך קרום הפלזמה, לפי שיפוע הריכוז. כך, למשל, חמצן חודר לדם לתוך תאי הדם האדומים, שם המוגלובין יכול ללכוד אותם להובלה. דוגמה יחידה זו מציינת את החשיבות החיונית של מנגנון זה לחיים.
דוגמאות לאוסמוזה
כמה דוגמאות פשוטות לאוסמוזה הן:
- טיהור מים. כדי להסיר את זיהומיו מהמים, ניתן ליישם את העיקרון של אוסמוזה הפוכה, להפריד את התוכן המומס בו באמצעות קרום חדיר למחצה.
- הידרציה של ביצה.קליפת הביצה פועלת כממברנה אוסמוטית, המאפשרת למים לחדור פנימה (מרוכזת יותר), כך שניתן להשרות ביצה מבושלת מבלי לשבור את קליפתה.
- אוסמוזה של תאים. חלק ממנגנוני התחבורה התאיים המאפשרים החלפה (כניסה או יציאה) של חומר בין ה ציטופלזמה וה סביבה מבלי לצרוך ATP בתהליך.