Что такое осмос в биологии простыми словами

Осмос

Осмос — это прохождение жидкости через полупроницаемую мембрану со стороны, где концентрация раствора ниже, на сторону, где концентрация раствора выше. Осмос — это основа водного обмена в живых существах.

Осмос был открыт в 1748 г. французским священником и физиком Жаном-Антуаном Нолле, который в качестве грубой мембраны использовал для своих демонстраций мочевой пузырь свиньи. Осмос — это разновидность диффузии, процесса, при котором вещества в жидкости или газе естественным образом равномерно распределяются по раствору. При осмосе мембрана останавливает более крупные молекулы, но вода легко проходит сквозь нее. Вода выравнивает концентрацию веществ в растворе — она перетекает из области с низкой концентрацией вещества к области с более высокой концентрацией. Действие осмоса прекращается, когда концентрация по обе стороны мембраны выравнивается, то есть с одной из сторон становится больше влаги.

Биологические мембраны полупроницаемы: например, молекулы белка слишком крупные, чтобы пройти сквозь нее. Мембраны также остановят заряженные ионы. В диффузии участвуют маленькие молекулы, в том числе молекулы кислорода, углекислого газа, азота и окиси азота. Осмос — главный способ транспортировки воды в клетки и из них.

В биологических системах вода с концентрацией растворенных веществ меньше нормы называется гипотонической; больше нормы — гипертонической. Когда клетка попадает в гипотонический раствор, осмос притягивает воду, и клетка разбухает. Это происходит, например, когда клетку помещают в чистую воду. В гипертоническом растворе, таком как соленая вода, молекулы воды покидают клетку, и она сжимается. С помощью осмоса растения забирают воду из почвы. В клетках корней содержатся растворенные вещества, поэтому молекулы воды поступают внутрь, повышая внутреннее давление и делая клетки упругими. Если растение долгое время лишено воды, давление падает, клетки сжимаются, и растение увядает.

ТРАНСПИРАЦИЯ

Транспирация — это, по сути, встроенный в растения водяной насос. В ходе этого процесса жидкость проходит через растение от корней до мелких пор на нижней стороне листьев, там она испаряется и попадает в воздух в виде водяного пара. По мере испарения воды в верхней части растения в результате осмоса от корней поднимается дополнительная влага — по системе трубок, состоящих из рядов специальных клеток — ксилем. Транспирация совершается быстрее в теплых и ветреных условиях.

Источник

Осмос

О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворённого вещества (меньшей концентрации растворителя).

Более широкое толкование явления осмоса основано на применении Принципа Ле Шателье — Брауна: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

Содержание

История

Впервые осмос наблюдал А. Нолле в 1748, однако исследование этого явления было начато спустя столетие.

Суть процесса

Явление осмоса наблюдается в тех средах, где подвижность растворителя больше подвижности растворённых веществ. Важным частным случаем осмоса является осмос через полупроницаемую мембрану. Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют достаточно высокую проницаемость не для всех, а лишь для некоторых веществ, в частности, для растворителя. (Подвижность растворённых веществ в мембране стремится к нулю). Как правило, это связано с размерами и подвижностью молекул, например, молекула воды меньше большинства молекул растворённых веществ. Если такая мембрана разделяет раствор и чистый растворитель, то концентрация растворителя в растворе оказывается менее высокой, поскольку там часть его молекул замещена на молекулы растворённого вещества (см. Рис. 1). Вследствие этого, переходы частиц растворителя из отдела, содержащего чистый растворитель, в раствор будут происходить чаще, чем в противоположном направлении. Соответственно, объём раствора будет увеличиваться (а концентрация вещества уменьшаться), тогда как объём растворителя будет соответственно уменьшаться.

Например, к яичной скорлупе с внутренней стороны прилегает полупроницаемая мембрана: она пропускает молекулы воды и задерживает молекулы сахара. Если такой мембраной разделить растворы сахара с концентрацией 5 и 10 % соответственно, то через нее в обоих направлениях будут проходить только молекулы воды. В результате в более разбавленном растворе концентрация сахара повысится, а в более концентрированном, наоборот, понизится. Когда концентрация сахара в обоих растворах станет одинаковой, наступит равновесие. Растворы, достигшие равновесия, называются изотоническими. Если принять меры, чтобы концентрации не менялись, осмотическое давление достигнет постоянной величины, когда обратный поток молекул воды сравняется с прямым.

Осмос, направленный внутрь ограниченного объёма жидкости, называется эндосмосом, наружу — экзосмосом. Перенос растворителя через мембрану обусловлен осмотическим давлением. Это осмотическое давление возникает соответственно Принципу Ле Шателье из-за того, что система пытается выравнять концентрацию раствора в обоих средах, разделенных мембраной, и описывается вторым законом термодинамики. Оно равно избыточному внешнему давлению, которое следует приложить со стороны раствора, чтобы прекратить процесс, то есть создать условия осмотического равновесия. Превышение избыточного давления над осмотическим может привести к обращению осмоса — обратной диффузии растворителя.

В случаях, когда мембрана проницаема не только для растворителя, но и для некоторых растворённых веществ, перенос последних из раствора в растворитель позволяет осуществить диализ, применяемый как способ очистки полимеров и коллоидных систем от низкомолекулярных примесей, например электролитов.

Значение осмоса

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку крови, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, некоторых из растворённых в крови питательных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности; для больших белковых молекул, находящихся в растворённом состоянии внутри клетки, она непроницаема. Поэтому белки, столь важные для биологических процессов, остаются внутри клетки.

Осмос участвует в переносе питательных веществ в стволах высоких деревьев, где капиллярный перенос не способен выполнить эту функцию.

Осмос широко используют в лабораторной технике: при определении молярных характеристик полимеров, концентрировании растворов, исследовании разнообразных биологических структур. Осмотические явления иногда используются в промышленности, например при получении некоторых полимерных материалов, очистке высоко-минерализованной воды методом обратного осмоса жидкостей.

Клетки растений используют осмос также для увеличения объёма вакуоли, чтобы она распирала стенки клетки (тургорное давление). Клетки растений делают это путём запасания сахарозы. Увеличивая или уменьшая концентрацию сахарозы в цитоплазме, клетки могут регулировать осмос. За счёт этого повышается упругость растения в целом. С изменениями тургорного давления связаны многие движения растений (например, движения усов гороха и других лазающих растений). Пресноводные простейшие также имеют вакуоль, но задача вакуолей простейших заключается лишь в откачивании лишней воды из цитоплазмы для поддержания постоянной концентрации растворённых в ней веществ.

Осмос также играет большую роль в экологии водоёмов. Если концентрация соли и других веществ в воде поднимется или упадёт, то обитатели этих вод погибнут из-за пагубного воздействия осмоса.

Использование в промышленности

Первая в мире электростанция — прототип, использующая для выработки электричества явление осмоса, запущена компанией Statkraft 24 ноября 2009 года в Норвегии вблизи города Тофте. Солёная морская и пресная вода на электростанции разделены мембраной; так как концентрация солей в морской воде выше, между солёной водой моря и пресной водой фьорда развивается явление осмоса, — постоянный поток молекул воды через мембрану в сторону солёной воды. В результате чего давление солёной воды возрастает. [1] Это давление соответствует давлению столба воды в 120 метров высотой, то есть достаточно высокому водопаду. Поток воды достаточен, чтобы приводить в действие гидротурбину, вырабатывающую энергию. [2] Производство носит ограниченный характер, основная цель — тестирование оборудования. Самый проблематичный компонент электростанции — мембраны. По оценкам специалистов Statkraft мировое производство может составить от 1 600 до 1 700 TWh, что сравнимо с потреблением Китая в 2002. Ограничение связано с принципом действия — подобные электростанции могут быть построены только на морском побережье. [3] Это не вечный двигатель, источником энергии является энергия солнца. Солнечное тепло отделяет воду от моря при испарении и посредством ветра переносит на сушу. Потенциальная энергия используется на гидроэлектростанциях, а химическая энергия долго оставалась без внимания.

Источник

Значение слова «осмос»

[От греч. ’ωσμός — толчок, давление]

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Более широкое толкование явления осмоса основано на применении Принципа Ле Шателье — Брауна: если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать извне, изменяя какое-либо из условий равновесия (температура, давление, концентрация, внешнее электромагнитное поле), то в системе усиливаются процессы, направленные на компенсацию внешнего воздействия.

О’СМОС, а, м. [греч. osmos — толчок, давление] (физ.). Просачивание жидких веществ сквозь полупроницаемые животные или растительные перепонки, ткани. Явление осмоса играет большую роль в обмене питательными веществами в организме.

Источник: «Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

о́смос

1. физ. диффузия жидких веществ сквозь полупроницаемые мембраны (животные, растительные, искусственные или синтетические) ◆ Явление осмоса играет большую роль в обмене питательными веществами в организме.

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать мир эмоций.

Вопрос: свить — это что-то нейтральное, положительное или отрицательное?

Источник

Процесс осмоса в биологии

Вы будете перенаправлены на Автор24

Осмос – это давление жидкости внутри живой системы.

Сущность понятия осмос

Осмос имеет большое значение для жизнедеятельности представителей всех царств живой природы. Все биологические организмы состоят из клеток и внутри них в цитоплазме находится жидкость, которая содержит воду и различные вещества, растворенные в ней. Внутрь клетки вещества поступают строго избирательно, например, ионы, поддерживающие электронейтральность клеток.

Снаружи любая клетка омывается межклеточной жидкостью, которая тоже является водным раствором. Концентрация растворенных веществ внутри клеток гораздо больше, чем в межклеточной жидкости.

Осмос позволяет растворителю перейти из внешней среды в клетку и вызвать ее разбухание или тургор. Целесообразно привести определение данного понятия для формирования полного понимания заявленной темы.

Тургор – это давление воды на стенки клетки, придающее ей упругость и эластичность.

Кроме того, тургор способствует:

Механизм протекания процесса

Благодаря осмотическому давлению становится возможным минеральное питание растений, поскольку именно оно обеспечивает восходящий ток воды от корня к листу и нисходящий ток жидкости для возвращения минеральных веществ в круговорот веществ. Осмотическое давление также поддерживается внутри ксилемы и флоэмы, которые являются разновидностями проводящей ткани растительного организма.

Также в организме человека присутствует ряд жидкостей, составляющих его внутреннюю среду: лимфу, кровь, тканевую жидкость. Они также обладают осмотическим давлением поддерживают его на постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Такое давление называют изоосмией и оно является составной частью общего процесса обмена веществ. Осмотическое давление крови различных организмов неодинаково.

Готовые работы на аналогичную тему

Если осмотическое давление крови снижается, то организм старается его воссоздать, удаляя из крови избыток растворенных частиц. Если же давление повышается, то число кинетически активных частиц значительно возрастает. Осмотическое давление крови поддерживается почками, но в этом процессе также участвует подкожно жировая клетчатка, которая накапливает избыток солей. Изоосмия регулируется, прежде всего, центральной нервной системой, а также деятельностью желез внутренней секреции.

Отклонение осмотического давления крови вызывает болезненное состояние. Симптомами его понижения являются:

Для предотвращения критического снижения величины осмотического давления в жидкостях организма необходимо соблюдать здоровый образ жизни и нормальный питательный и питьевой режим.

Растворы, которые имеют осмотическое давление, принятое за стандарт, называют изотоническими. При превышении установленной величины раствор признают гипертоничесмким, сниженное осмотическое давление наделяет раствор гипотоническим свойством.

В медицине изотоническими по отношению к крови являются растворы с концентрацией солей 0,9%. Обратным процессом по отношению к осмосу можно признать плазмолизом. Он отражает потерю давления и упругости клетки. При сильном деплазмолизе клетка теряет собственную упругость и жизнеспособность. Для того, чтобы не допустить возникновения деплазмолиза внутри живой системы необходимо поддерживать нормальное осмотическое давление.

При нарушении осмоса может возникнуть гемолиз. Этот процесс является частным случаем цитолиза.

Цитолиз – это разрушение животных клеток под влиянием различных причин.

Например, в крови происходит разрушение всех оболочек, если осмотическое давление снижается до 260-300 кПа. Величина снижения осмотического давления, критическая для разных организмов может быть различной.

В клинической практике в некоторых случаях применяются изотонические и гипертонические растворы. Гипертонические растворы вводят внутривенно при глаукоме, чтобы снизить внутриглазное давление из – за повышенного содержания жидкости в передней глазной камере. Многие соли обладают слабительным действием, а именно глауберова (Na2SO4• 10H2O) и горькая (MgSO4• 7H2O) соли. Данные типы солей всасываются в кровь достаточно плохо, и их высокая концентрация в кишечнике способствует интенсивному переходу воды внутрь кишечника из тех тканей, которые окружают его.

Бактериальные клетки также обладают осмотическим давлением высокой величины. При действии антибиотиков (например, пенициллина) ингибируется процесс биосинтеза стенок растущих стрептококков. Они становятся непрочными и под действием внутреннего осмотического давления легко разрушаются. Таким образом, осмотическое давление способствует противостоянию бактериальным клеткам, поэтому формируют иммунитет.

Осмос является важным биологическим процессом и его значение заключается в следующем:

Сначала набухают приводящие каналы, затем вода транслируется в их основной резервуар. В последствии он отделяется от приводящих каналов путем экзоцитоза. Две вакуоли работают в противофазе, каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 12—15 с. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.

Тем самым понимание и контроль осмотических процессов формируют умение оказывать целенаправленное влияние на их протекание, что имеет крайне важное значение в медицине и биологии.

Источник

Расскажу простым и понятным языком, что такое осмос, и какая польза нам от использования этого принципа в быту и жизни.

На самом деле – все просто. Родник пробивается сквозь толщи, проходит множество слоёв. А это может быть глина, песок, чернозем, гипс, ракушечник. Благодаря подобной структуре почвы и отсеиваются примеси. Очищается она до кристальной чистоты. Вот поэтому родниковая вода – это синоним идеала.

Но почему мы так озабочены поисками этого самого идеала? Почему мы так радуемся, когда находим чистый родник? Почему так жадно пьем из него? Почему в 21 веке – веке технологий – мы так ценим природную чистоту?

Техническое развитие сделало воду общедоступной. Но…

Но несмотря на прогресс качество водопроводной воды ой, как далеко от идеала.

Что же так влияет на качество воды?

Во-первых, застой в трубах. Жир, пробки из песка, излишние изгибы – вот несколько причин застоя воды.

Во-вторых, химия в воде – это тот самый хлор, с помощью которого обеззараживают воду, а также вещества, используемые для умягчения воды.

Так что – занавес? «Все пропало?»

Нет. Есть лучик света. Это слово из 5 букв – ОСМОС.

Вот что говорит Википедия: «О́смос (от греч. ὄσμος — толчок, давление) — процесс односторонней диффузии через полупроницаемую мембрану молекул растворителя в сторону бо́льшей концентрации растворенного вещества из объема с меньшей концентрацией растворенного вещества».

Как осмос борется с примесями в воде?

Вот поэтому вода, прошедшая через мембрану в осмотических системах, чиста от примесей.

До новых встреч. Дмитрий РОМАНОВ

Действуйте! Выбирайте, консультируйтесь, подбирайте, сравнивайте, покупайте, радуйтесь!

Закажите установку в компании ФильтроМир! Круглосуточно отвечаем на ваши вопросы:

Источник