Chúng tôi giải thích thẩm thấu là gì và các dạng tồn tại. Ngoài ra, tại sao nó lại quan trọng, khuếch tán sinh học là gì và các ví dụ về thẩm thấu.
Thẩm thấu là gì?
Sự thẩm thấu hay sự thẩm thấu là một hiện tượng vật lý của sự trao đổi vấn đề qua màng bán thấm, từ môi trường ít đặc hơn đến môi trường cao hơn Tỉ trọng, mà không phát sinh chi phí Năng lượng. Nó là một hiện tượng thụ động, nhưng quan trọng đối với sự trao đổi chất điện thoại di động sinh vật sống.
Cơ học của sự thẩm thấu theo đuổi sự cân bằng về nồng độ giữa hai phân đoạn của giải pháp ngăn cách bởi màng, truyền dung môi từ bên này sang bên kia để pha loãng cực của nồng độ cao hơn. Điều này sẽ tạo ra một sự thay đổi Sức ép, được gọi là áp suất thẩm thấu. Đây là những gì xảy ra với màng của tế bào, mà bên trong có thể có nồng độ lớn hơn, bằng hoặc ít hơn bên ngoài, cho phép sự ra vào của Nước uống, tức là, điều hòa năng lượng, không tốn năng lượng.
Sự thẩm thấu được phát hiện vào năm 1877 trong các nghiên cứu về sinh lý thực vật bởi Wilhelm Pfeffer người Đức, mặc dù thực tế là các nghiên cứu tương tự đã tồn tại về vấn đề này và thuật ngữ này đã được đặt ra vào năm 1854 (bởi Thomas Graham người Anh).
Các loại thẩm thấu
Có hai hình thức thẩm thấu: trực tiếp và ngược lại.
- Thẩm thấu trực tiếp. Nó là một trong những xuất hiện trong các tế bào của sinh vật sống, trong đó nước đi vào hoặc đi qua màng sinh chất, cho phép cân bằng với môi trường, mặc dù trong trường hợp ưu trương (nồng độ lớn của chất tan) hoặc nhược trương (nồng độ tối thiểu của chất tan), nó có thể gây mất nước hoặc nổ do tích tụ tế bào, tương ứng.
- Thẩm thấu ngược. Đó là một cơ chế giống hệt nhau nhưng theo chiều ngược lại, cho phép dòng nước hoặc dung môi từ điểm có nồng độ cao nhất đến nơi có nồng độ chất tan thấp nhất, điều này lý tưởng để tinh chế hoặc giữ lại chất tan. Để điều này xảy ra, phải áp dụng một áp suất vượt qua áp suất thẩm thấu tự nhiên (nghĩa là nó đòi hỏi một chi phí năng lượng).
Tầm quan trọng của thẩm thấu
Sự thẩm thấu rất quan trọng đối với sự trao đổi chất của tế bào, vì nó là một hình thức vận chuyển vật chất giữa bên trong và bên ngoài tế bào mà không liên quan đến bất kỳ sự tiêu hao năng lượng nào, nghĩa là nó diễn ra một cách thụ động, không tiêu thụ. ATP. Nguyên tắc này cũng là cơ bản để giải thích nguồn gốc của mạng sống, vì trong những hình thức đầu tiên của sự sống tế bào vẫn chưa có cơ chế trao đổi chất tích cực.
Mặt khác, các nguyên tắc thẩm thấu có thể được tái tạo trong các tình huống hàng ngày và cho phép, ví dụ, lọc nước (thẩm thấu ngược), trong số các quy trình thực tế khác như sản xuất chất xúc tác hoặc tạo điều kiện cho các quy trình làm mát công nghiệp.
Khuếch tán sinh học
Một quá trình tương tự như thẩm thấu được gọi là sự khuếch tán đơn giản, theo quan điểm rằng nó liên quan đến sự vận chuyển của các phần tử từ môi trường này (chẳng hạn như bên trong tế bào) sang môi trường khác (chẳng hạn như môi trường ngoại bào) qua màng bán thấm, di chuyển từ môi trường có nồng độ cao nhất sang môi trường có nồng độ thấp nhất (tức là theo gradient nồng độ). Điều này diễn ra một cách thụ động, tức là không tiêu thụ thêm năng lượng.
Theo đó, sự khuếch tán sinh học là quá trình diễn ra trong các tế bào, cho phép sự xâm nhập hoặc thoát ra của phân tử qua màng sinh chất, theo gradien nồng độ. Vì vậy, ví dụ, oxy đi vào máu vào các tế bào hồng cầu, nơi hemoglobin có thể bắt chúng để vận chuyển. Ví dụ duy nhất này biểu thị tầm quan trọng sống còn của cơ chế này đối với sự sống.
Ví dụ về thẩm thấu
Một số ví dụ đơn giản về thẩm thấu là:
- Lọc nước. Để loại bỏ các tạp chất của nó ra khỏi nước, nguyên tắc thẩm thấu ngược có thể được áp dụng, để tách các chất hòa tan trong nó bằng màng bán thấm.
- Sự hydrat hóa của một quả trứng.Vỏ trứng hoạt động như một màng thẩm thấu, cho phép nước đi vào bên trong (cô đặc hơn), do đó, có thể ngâm quả trứng đã nấu chín mà không bị vỡ vỏ.
- Sự thẩm thấu của tế bào. Một phần của cơ chế vận chuyển tế bào cho phép trao đổi (nhập hoặc xuất) vật chất giữa tế bào chất và môi trường mà không tiêu tốn ATP trong quá trình này.