Суть процесса осмоса в клетке и основные его механизмы

Суть процесса осмоса в клетке

Протекание осмоса связано с тем, что у более концентрированного раствора отмечается меньшая концентрация молекул растворителя. Путем диффузии в него могут просачиваться молекулы растворителя из раствора с меньшей концентрацией, тем самым разбавляя его. Разбавление происходит до того момента, пока концентрация внутри мембраны и за ее пределами не станет одинаковой.

При рассмотрении полупроницаемой мембраны (она является проницаемой для растворителя и непроницаемой для растворенных веществ), то видно, что ее поры способны пропускать лишь маленькие молекулы. Одновременно с этим доступ большим молекулам блокируется.

В случае, когда полупроницаемая мембрана отделяет раствор сахара от емкости с чистой водой, то первоначально концентрация молекул воды в растворе сахара ниже, чем в чистой воде. Транслируемые из чистой воды в сахарный раствор через полупроницаемую мембрану молекулы воды находятся в большем количестве, чем количество проникающей в обратном направлении воды.

Какое-то время вода переходит через мембрану и распространяется по сосудам с сахаром. Из-за того, что поры мембраны клеток очень маленькие для пропускания сахарного раствора, то уровень жидкости в том месте, где он находится, повышен.

Осмотическое давление раствора всегда будет большим чем суммарная концентрация гидрофильных (то есть, осмотически активных) веществ, находящихся внутри него. Исходя из количества содержания солей, все растворы можно поделить на:

• изотонические;
• гипотонические;
• гипертонические.

Под изотоническим раствором понимают среду, где осмотическое давление равно осмотическому давлению внутри клетки. В такой среде отмечается поступление воды в клетку, из которой она не выводится.

Гипотоническая среда — это среда, внутри которой осмотическое давление меньше внутриклеточного осмотического давления. В такой среде обеспечивается трансляция воды через мембрану во внутриклеточное пространство. Происходит раздувание клетки, а иногда — разрушение клеточной структуры. Если у клетки имеется клеточная стенка, то она не лопается. При этом, стенка сильно давит на клетку.

Основные механизмы осмоса в клетках

В случае, если осмотическое давление больше, чем осмос внутри клетки, то такая клетка называется гипертонической. Такая среда обеспечивает довольно быстрый вход воды через мембрану, происходит сжимание и смарщивание клетки.

При введении в организм гипотоничекого раствора, может произойти лопание клеток крови. При введении гипертонического раствора — клетки сжимаются.

В случаях, когда необходимо вливание большого объема, используют изотонический раствор с концентрацией 0,9% содержания соли (NaCl).

Растительную клетку составляют протопласт и стенки. Когда клетка попадает в гипертонический раствор, происходит специфическая реакция — плазмолиз.

Есть обратимый и необратимый плазмолиз.

Также можно выделить процесс, который противоположен плазмолизу — деплазмолиз.

Есть несколько вариантов плазмолиза:

• стандартный, для которого свойственно протекания со средней скоростью;
• судорожный, который отличается тем, что клетка приобретает игольчатый вид. Это связано с тем, что протопласты близко расположенных клеток соединяются с этой клеткой при помощи плазмодесм (мостиков).

Значение осмоса

Основное значение осмоса в том, что это базовый клеточный процесс. Процесс осмоса используется мембранами различных клеток, чтобы поглощать нужные вещества. Осмотическое определяет и влияет на множество процессов, происходящих в многоклеточном организме.

Внутри растительной клетки концентрация растворенных веществ выше, чем вне клетки: таким образом она получает оптимальное количество воды и не лопается.

Давление воды на стенки клетки — это тургорное давление: ему противостоит клеточная стенка растительной клетки. Также тургорному давлению противостоит клеточная стенка бактерий, обитающих в водной среде.

Чтобы излишки воды выводились из клетки животного одноклеточного организма, возникли специфические образования — сократительные вакуоли. Обитающие в морях одноклеточные получают из клеток соли. В это время происходит выравнивание осмотического давления в клетке с осмотическим давлением морской воды.

У таких образований отмечается довольно сложная структура. Обычно в организме присутствуют две сократительные вакуоли, между которыми набухают проводящие каналы. Выброс воды за пределы клетки происходит путем экзоцитоза.

Работа двух вакуолей осуществляется по принципу противофазы. Сокращение каждой вакуоли происходит в нормальном режиме — то есть, 12-15 раз в сутки. В течение одного часа клеткой может выбрасываться объем воды, который равен ее объему.

Из информации выше следует, что у многоклеточных животных формируется среда с изотоническим раствором.

Так, осмос — это процесс, в ходе которого вода проходит через мембрану с избирательной проницаемостью (через клеточную мембрану). Наблюдается зависимость осмоса от диффузии отдельных молекул воды через данную мембрану. Такой процесс является возможным благодаря наличию особых пор внутри мембраны.

Выделяют два основных фактора, определяющих осмотический ток воды внутри клетки:

1. Концентрация всех растворенных в воде частиц — по обеим сторонам мембраны.
2. Давление, создаваемое каждым раствором.

Осмос обеспечивает восходящий и нисходящий ток воды внутри растительного организма. Это дает возможность переносить питательные вещества с определенной интенсивностью ко всем органам растения: от корня к листу и от листа к корню.