Осмос в клетке

Сущность процесса осмоса

Осмос происходит потому, что более концентрированный раствор имеет меньшую концентрацию молекул растворителя и в него путем диффузии могут просочиться молекулы растворителя из раствора с меньшей концентрацией и разбавлять его, пока концентрация внутри мембраны и за ее пределами не станет одинаковой.

Если рассмотреть полупроницаемую мембрану (проницаемая для растворителя, непроницаемая для растворенных веществ), то ее поры могут пропускать только маленькие молекулы, одновременно блокируя доступ большим молекулам.

Если полупроницаемая мембрана отделяет раствор сахара от емкости с чистой водой, то изначально концентрация молекул воды в растворе сахара ниже, чем в чистой воде. Количество молекул воды, которые транслируются из чистой воды в сахарный раствор через полупроницаемую мембрану больше, чем то количество воды, которое проникает в обратном направлении.

Некоторое время вода будет переходить через мембрану и распространяться по сосуду с сахаром. Поскольку поры мембраны клеток слишком малы, чтобы пропускать сахарный раствор, то уровень жидкости там, где он находится повышается.

Осмотическое давление раствора всегда больше, чем суммарная концентрация гидрофильных (осмотически активных) веществ внутри него. Все растворы по количеству содержания солей делятся на:

• изотонические;
• гипотонические;
• гипертонические.

Изотонический раствор представляет собой среду, осмотическое давление внутри которой равно осмотическому давлению внутри клетки. В такой среде вода поступает в клетку и не выводится из нее.

Среда, осмотическое давление внутри которой меньше внутриклеточного осмотического давления, называется гипотонической. В такой среде вода транслируется через мембрану во внутриклеточное пространство. При этом клетка раздувается, может произойти разрушение клеточной структуры. Если клетка обладает клеточной стенкой, то она не лопается, но серьезно давит на нее.

Основные механизмы осмоса в клетках

Если осмотическое давление больше осмоса внутри клетки, то ее называют гипертонической. В такой среде вода достаточно быстро выходит через мембрану, клетка сжимается и морщится.

Если вводить в организм гипотонический раствор, клетки крови могут лопаться, а при введении гипертонического раствора сжиматься. Для внутренних вливаний большого объема необходимо использовать изотонический раствор, концентрация которого равна 0.9 % содержания соли (NaCl).

Растительная клетка состоит из протопласта и стенки. При попадании клетки в гипертонический раствор происходит своеобразная реакция, которая называется плазмолизом.

Плазмолиз может быть обратимым, необратимым. Процесс обратный плазмолизу называют деплазмолизом.

Плазмолиз может быть различных типов:

• стандартный (протекает со средней скоростью);
• судорожный плазмолиз характеризуется тем, что клетка приобретает игольчатый вид, поскольку протопласты близлежащих клеток соединяются плазмодесмами (мостиками) с данной клеткой.

Значение осмоса заключается в том, что он является базовым клеточным процессом. Мембраны клеток любых типов используют процесс осмоса для поглощения необходимого вещества. Осмотическое давление также обуславливает многие процессы в многоклеточном организме. При этом корни растений поглощают влагу именно путем осмоса. Так как концентрация растворенных веществ внутри растительной клетки больше, чем вне клетки, то она получает достаточное количество воды и не может лопнуть.

Давление воды на стенки клетки называется тургорным давлением. Подобному давлению противостоит клеточная стенка растительной клетки. Клеточная стенка бактерий, которые живут в водной среде также противостоит тургорному давлению.

Для выведения избытка воды, поступающей в клетку животного организма (одноклеточного) существуют специфические образования – сократительные вакуоли. Одноклеточные, обитающие в морях, выкачивают из клеток соли, и осмотическое давление в клетке выравнивается с осмотическим давлением морской воды.

Подобные образования имеют достаточно сложную структуру. Обычно их две и сначала между ними набухают проводящие каналы, затем вода уже переходит в основной клеточный резервуар. В последствии резервуар отделяется от приводящих каналов, и вода выбрасывается путем экзоцитоза за пределы клетки. Две вакуоли работают по принципу противофазы. Каждая вакуоль сокращается в нормальном режиме 12- 15 раз в сутки. В течение одного часа клетка может выбросить объем воды, равный ее объему.

Подводя итог всему вышесказанному, можно сделать вывод о том, что многоклеточные животные формируют среду организма, имеющую изотонический раствор.

Осморегуляция – это процесс регуляции внутренней среды организма, а именно ее осмотического состава.

Таким образом, осмосом называют процесс прохождения воды через мембрану, обладающую свойством избирательной проницаемости, а именно через клеточную мембрану. В данном случае осмос зависит от системы диффузии отдельных молекул воды через данную мембран. Это возможно благодаря наличию особых пор внутри мембраны.

Осмотический ток воды внутри клетки зависит от двух основных факторов:

• обей концентрации всех частиц, растворенных в воде, находящихся по обе стороны мембраны;
• давления, которое создает каждый раствор.

Благодаря осмосу становится возможным осуществление восходящего и нисходящего тока воды внутри растительного организма, что позволяет переносить питательные вещества с нужной степенью интенсивности ко всем органам растения, как в направлении от корня к листу, так и в направлении от листа к корню.