Processus d'osmose, types, différences avec la diffusion et les exemples

La osmose C'est un phénomène passif de déplacement de l'eau à travers une membrane. Cela peut être une membrane cellulaire, un épithélium ou une membrane artificielle. L'eau est mobilisée à partir d'une région de pression osmotique basse (ou où l'eau est plus abondante) à la région avec des pressions osmotiques plus importantes (ou où l'eau est moins abondante).

Ce processus est de pertinence biologique et d'orchestre une série de processus physiologiques, à la fois chez les animaux et les plantes.

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Le premier chercheur dans le rapport du phénomène osmotique était l'abbé Jean Antoine Nollet. En 1748, Nollet travaillait avec les membranes des cellules animales et a remarqué que lorsque de l'eau pure était placée d'un côté de la membrane et de l'autre côté, une solution avec des électrolytes dilués, l'eau s'est déplacée dans la région avec des solutés.

Ainsi, le passage de l'eau en faveur de son gradient de concentration a été décrit et l'osmose a été appelée. Le terme vient des racines grecques OSMOS, que voulez-vous dire pousser.

En 1877, Wilhelm Pfeller a mené les premières études sur la pression osmotique. Sa conception expérimentale impliquait l'utilisation d'une «membrane» de ferrocyanure de cuivre à la surface d'un verre d'argile poreux, donnant naissance à une membrane qui a permis le passage des molécules d'eau.

Les membranes artificielles de Pfeller étaient suffisamment fortes pour résister à des pressions osmotiques importantes et non à l'effondrement. Ce chercheur pourrait conclure que la pression osmotique est proportionnelle à la concentration de soluté.

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Processus

Le mouvement de l'eau à travers une membrane d'une zone de faible concentration à une zone de concentration élevée est appelée osmose. Ce processus se produit à partir d'une zone avec la pression osmotique la plus basse vers la pression osmotique la plus élevée.

Au début, cette déclaration peut être déroutante - et même contradictoire. Nous sommes habitués au mouvement passif de "Alto à Bajo". Par exemple, la chaleur peut être des températures élevées à basses, des diffuses de glucose des régions de concentration élevée aux zones moins concentrées, etc.

Comme nous l'avons mentionné, l'eau connue par le phénomène d'osmose passe des faibles pressions aux pressions élevées. Cela se produit parce que l'eau est plus abondante par unité de volume où le soluté est moins abondant.

C'est-à-dire pendant l'osmose, l'eau est mobilisée où elle  (eau) est plus abondant là où il est moins abondant. Par conséquent, le phénomène doit être compris du point de vue de l'eau.

Il est important de se rappeler que l'osmose régit le mouvement de eau à travers les membranes et n'affecte pas directement le mouvement des solutés. Lorsque les solutés se propagent, ils le font après les gradients de leur propre concentration chimique. Seule l'eau suit le gradient de concentration de pression osmotique.

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Pression osmotique

Pressions?

L'un des aspects les plus confus pour comprendre le processus d'osmose est l'utilisation du mot Pressions. Pour éviter Bewilder.

Par exemple, une solution de glucose de concentration de 1 m a une pression osmotique de 22 atm. Cependant, la solution n'exploite pas les bouteilles en verre et peut être stockée de la même manière que l'eau pure car une solution isolée ne se traduit pas par une pression hydrostatique.

Le terme pressions n'est utilisé que par un accident historique, car les premiers scientifiques qui ont étudié ces phénomènes étaient physiques et chimiques.

Ainsi, si deux solutions qui diffèrent dans leurs pressions osmotiques sont séparées par une membrane, une pression hydrostatique sera créée.

Pressions osmotiques et hydrostatiques

Le processus d'osmose conduit à la formation de pression hydrostatique. La différence de pression conduit au niveau de la solution la plus concentrée, alors que l'eau se propage vers cela. L'augmentation du niveau d'eau continue jusqu'à ce que le taux net du mouvement de l'eau soit égal à zéro.

Un débit net est atteint lorsque la pression hydrostatique dans le compartiment II est suffisante pour forcer les molécules d'eau à revenir au comportement I, au même rythme que l'osmose fait passer les molécules du compartiment I vers l'II vers le II à.

À la pression de l'eau causée par les particules (du compartiment I à II) est appelée pression osmotique de la solution dans le compartiment II.

Comment le flux d'eau dans les cellules contrôle-t-il?

Grâce au phénomène osmotique, l'eau peut se déplacer passivement dans les membranes cellulaires. Historiquement, il est connu que les animaux n'ont pas de système actif de transport d'eau pour contrôler le débit de cette substance.

Cependant, les systèmes de transport de soluté actifs peuvent modifier la direction du déplacement de l'eau vers une direction favorable. De cette façon, le transport de soluté actif est une manière dont les animaux utilisent leur énergie métabolique pour contrôler le transport de l'eau.

Quantification

Il existe des formules mathématiques qui permettent la mesure du taux à laquelle l'eau traversera les membranes par osmose. L'équation pour le calculer est la suivante:

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Taux de transport osmotique à eau = K (π₁-Π₂ / X). Où π₁ et π₂ Ce sont les pressions osmotiques des solutions des deux côtés de la membrane et X est la distance qui les sépare.

La relation (π₁-Π₂ / X) est connu sous le nom de pression osmotique ou gradient de pression osmotique.

Le dernier terme de l'équation est k est le coefficient de proportionnalité qui dépend de la température et de la perméabilité de la membrane.

Différences de diffusion

Qu'est-ce que la diffusion?

La diffusion se produit par le mouvement thermique aléatoire des molécules dissous ou en suspension, ce qui provoque sa dispersion des régions de concentrations soulevées au plus bas. Le taux de diffusion peut être calculé par l'équation de Fick.

Il s'agit d'un processus exergonique en raison de l'augmentation de l'entropie représentée par la distribution aléatoire des molécules.

Dans le cas où la substance est un électrolytique doit être pris en compte - en plus des concentrations - la différence de charge totale entre les deux compartiments.

L'osmose est un cas particulier de diffusion

La diffusion et l'osmose ne sont pas des termes contraires, des concepts encore moins mutuellement exclusifs.

Les molécules d'eau ont la capacité de se déplacer rapidement à travers les membranes cellulaires. Comme nous l'expliquons, ils se propagent d'une région de faible concentration à une concentration élevée dans un processus appelé osmose.

Nous semblons étranges de parler de "concentration d'eau", mais cette substance se comporte comme n'importe quelle autre substance. C'est-à-dire se disséminer en faveur de son gradient de concentration.

Cependant, certains auteurs utilisent le terme «dissémination de l'eau» comme synonyme d'osmose. L'appliquer littéralement aux systèmes biologiques peut être erronée, car il a été démontré que le taux d'osmose à travers les membranes biologiques est supérieur à ce qui serait attendu par un simple processus de diffusion.

Dans certains systèmes biologiques, l'eau passe par une diffusion simple à travers la membrane cellulaire. Cependant, certaines cellules ont des canaux spéciaux pour le passage de l'eau. Les plus importants sont appelés aquaporines, augmentant la vitesse du flux d'eau à travers la membrane.

Exemples

Dans les systèmes biologiques, le mouvement de l'eau à travers les membranes cellulaires est crucial pour comprendre des dizaines de processus physiologiques. Certains exemples sont:

Échange osmotique dans le poisson d'eau douce

Un exemple intéressant du rôle de l'osmose des animaux est l'échange d'eau qui se produit chez les poissons vivant dans les eaux fraîches.

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Les animaux qui habitent les corps d'eau douce sont dans une sortie d'eau constante de la rivière ou de l'étang où ils vivent dans leur corps, car la concentration de plasma sanguin et d'autres fluides corporels a une concentration beaucoup plus élevée que celle de l'eau.

Les espèces de poissons Carassius auratus Vivre dans des environnements d'eau douce. Un individu qui a une masse de 100 grammes peut gagner environ 30 grammes d'eau par jour grâce au déplacement de l'eau à l'intérieur de son corps. Le poisson a des systèmes - énergiquement chers - pour se débarrasser en continu de l'excès d'eau.

Résorption fluide

Dans le système gastro-intestinal des animaux, le phénomène d'osmose doit se produire pour qu'il fonctionne correctement. Le tube digestif secret une quantité importante de liquide (dans l'ordre des litres) qui doit être réabsorbée par osmose par les cellules qui tapissaient les intestins.

Dans le cas où ce système ne réalise pas ses travaux, des événements intenses de diarrhée peuvent être présentés. La prolongation de ce dysfonctionnement peut se traduire par la déshydratation des patients.

Turgence dans les plantes

Le volume d'eau à l'intérieur des cellules dépend de la concentration de l'environnement intérieur et externe, et l'écoulement est orchestré par les phénomènes de diffusion et l'osmose.

Si une cellule animale (comme un érythrocyte) est placée dans un milieu qui favorise l'entrée en eau, il pourrait être éclaté. En revanche, les cellules végétales ont une paroi qui les protège du stress osmotique.

En fait, les plantes non boisées profitent de cette pression générée par l'entrée d'eau passive. Cette pression aide à maintenir Tirgide à différents organes végétaux, comme les feuilles. Au moment où l'eau commence à sortir des cellules, la cellule perd la turgidité et les withers.

Les références

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