เราอธิบายว่าออสโมซิสคืออะไรและประเภทที่มีอยู่ นอกจากนี้ เหตุใดจึงสำคัญ การแพร่กระจายทางชีวภาพและตัวอย่างของออสโมซิสคืออะไร
ออสโมซิสคืออะไร?
ออสโมซิสหรือออสโมซิสเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพของการแลกเปลี่ยน วัตถุ ผ่านเมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ตั้งแต่ตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่าไปจนถึงสูงกว่า ความหนาแน่นโดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่าย พลังงาน. เป็นปรากฏการณ์ที่ไม่โต้ตอบ แต่มีความสำคัญสำหรับ เมแทบอลิซึม โทรศัพท์มือถือ สิ่งมีชีวิต.
กลศาสตร์ของการออสโมซิสแสวงหาความสมดุลของความเข้มข้นระหว่างสองส่วนของa สารละลาย คั่นด้วยเมมเบรนส่งผ่าน ตัวทำละลาย จากด้านหนึ่งไปอีกด้านหนึ่งเพื่อเจือจางความเข้มข้นที่สูงมาก สิ่งนี้จะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของ ความดันเรียกว่าแรงดันออสโมติก นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับเมมเบรนของ เซลล์ซึ่งภายในอาจมีความเข้มข้นมากกว่า เท่ากัน หรือน้อยกว่าภายนอก ให้เข้าออกของ น้ำนั่นคือ osmoregulation โดยไม่มีค่าใช้จ่ายด้านพลังงาน
ออสโมซิสถูกค้นพบในปี พ.ศ. 2420 ในการศึกษาเกี่ยวกับสรีรวิทยาของพืชโดยชาวเยอรมัน วิลเฮล์ม ไฟเฟอร์ แม้ว่าจะมีการศึกษาที่คล้ายคลึงกันในเรื่องนี้อยู่แล้ว และคำนี้ก็ได้ถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2397 (โดยโธมัส เกรแฮมชาวอังกฤษ)
ประเภทของการดูดซึม
ออสโมซิสมีสองรูปแบบ: แบบตรงและแบบย้อนกลับ
- ออสโมซิสโดยตรง เป็นสิ่งที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยที่น้ำเข้าหรือออกจากระบบสุริยะ เมมเบรนพลาสม่าทำให้เกิดความสมดุลกับสิ่งแวดล้อม แม้ว่าในกรณีของไฮเปอร์โทนิก (ที่มีความเข้มข้นมหาศาลของตัวถูกละลาย) หรือไฮโปโทนิก (ที่มีความเข้มข้นต่ำสุดของตัวถูกละลาย) ก็อาจทำให้เกิดการคายน้ำหรือการระเบิดโดยการสะสมของเซลล์ตามลำดับ
- ออสโมซิสผกผัน เป็นกลไกที่เหมือนกันแต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม ซึ่งช่วยให้น้ำหรือตัวทำละลายไหลจากจุดที่มีความเข้มข้นสูงสุดไปยังความเข้มข้นต่ำสุดของตัวถูกละลาย ซึ่งเหมาะสำหรับการทำให้บริสุทธิ์หรือกักเก็บตัวถูกละลาย เมื่อต้องการสิ่งนี้ให้เกิดขึ้น ต้องใช้แรงดันที่เอาชนะแรงดันออสโมติกตามธรรมชาติ (นั่นคือ ต้องใช้ต้นทุนด้านพลังงาน)
ความสำคัญของการดูดซึม
ออสโมซิสมีความสำคัญต่อเมแทบอลิซึมของเซลล์ เนื่องจากเป็นรูปแบบการขนส่งของสสารระหว่างภายในและภายนอกเซลล์ที่ไม่เกี่ยวข้องกับการใช้พลังงานใด ๆ กล่าวคือเกิดขึ้นอย่างเฉยเมยโดยไม่ต้องบริโภค ATP. หลักการนี้เป็นพื้นฐานในการอธิบายที่มาของ ชีวิตเนื่องจากในรูปแบบแรกของชีวิตเซลล์จึงยังไม่มีกลไกการเผาผลาญที่ออกฤทธิ์
ในทางกลับกัน หลักการของออสโมซิสสามารถทำซ้ำได้ในสถานการณ์ประจำวัน และยอมให้ ตัวอย่างเช่น การกรองน้ำ (รีเวิร์สออสโมซิส) ท่ามกลางขั้นตอนการปฏิบัติอื่นๆ เช่น การผลิตตัวเร่งปฏิกิริยาหรืออำนวยความสะดวกในกระบวนการทำความเย็นทางอุตสาหกรรม
การแพร่กระจายทางชีวภาพ
กระบวนการที่คล้ายกับออสโมซิสเรียกว่าการแพร่แบบง่าย จากมุมมองที่เกี่ยวข้องกับการขนส่งอนุภาคจากตัวกลางหนึ่ง (เช่นภายในเซลล์) ไปยังอีกตัวหนึ่ง (เช่น สภาพแวดล้อมภายนอกเซลล์) ผ่านเมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้ การเคลื่อนที่ จากตัวกลางที่มีความเข้มข้นสูงสุดไปยังตัวกลางที่มีความเข้มข้นต่ำสุด (นั่นคือ หลังจากการไล่ระดับความเข้มข้น) สิ่งนี้เกิดขึ้นอย่างเฉยเมยนั่นคือโดยไม่ใช้พลังงานเพิ่ม
ดังนั้น การแพร่กระจายทางชีวภาพคือสิ่งที่เกิดขึ้นในเซลล์ อนุญาตให้เข้าหรือออกจาก โมเลกุล ผ่านเยื่อหุ้มพลาสมาตามการไล่ระดับความเข้มข้น ตัวอย่างเช่น ออกซิเจนเข้าสู่กระแสเลือดในเซลล์เม็ดเลือดแดง ซึ่งเฮโมโกลบินสามารถจับพวกมันเพื่อการขนส่ง ตัวอย่างเดียวนี้แสดงถึงความสำคัญที่สำคัญของกลไกนี้สำหรับชีวิต
ตัวอย่างของการดูดซึม
ตัวอย่างง่ายๆ ของการออสโมซิสคือ:
- การทำน้ำให้บริสุทธิ์ ในการกำจัดสิ่งเจือปนออกจากน้ำ สามารถใช้หลักการรีเวิร์สออสโมซิสเพื่อแยกเนื้อหาที่ละลายในน้ำโดยใช้เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้
- การให้ความชุ่มชื้นของไข่เปลือกไข่ทำหน้าที่เป็นเยื่อออสโมติก ทำให้น้ำเข้าไปในไข่ได้ (เข้มข้นกว่า) จึงสามารถแช่ไข่ที่ปรุงสุกได้โดยไม่ทำให้เปลือกไข่แตก
- ออสโมซิสของเซลล์ ส่วนหนึ่งของกลไกการขนส่งเซลล์ที่อนุญาตให้มีการแลกเปลี่ยน (เข้าหรือออก) ของสสารระหว่าง ไซโตพลาสซึม และ สิ่งแวดล้อม โดยไม่ต้องใช้ ATP ในกระบวนการ