Osmose og diffusion
Det er en god ide at begynde med at se en Restudyvideo med gennemgang af osmose og diffusion.
Diffusion
Hvis du sender røg ud i et lokale, vil molekylerne i luften bumpe ind i røgpartiklerne og sprede dem, så de bliver jævnt fordelt i hele lokalet. De bevæger sig fra høj koncentration (røgkilden) til lav koncentration (den del af rummet der ikke er fyldt af røg). Vi kan konkludere at diffusion er transport af stoffer fra høj til lav koncentration
Det kan godt virke, som om røgmolekylerne ved, hvilken vej de skal, når de skubbes fra høj til lav koncentration, men de er ikke hjerneceller. Det er helt tilfældige sammenstød med molekylerne i luften der transporterer dem.
I biologien møder vi diffusion overalt, fx når ilt skal ind i celler, eller CO2 skal ud af cellerne. Diffusion er også transport af temperatur.
Diffusion: Bevægelse af stoffer fra høj til lav koncentration. I biologien møder vi diffusion, når ilt skal over cellemembraner og ind i celler, og CO2 som skal ud af cellerne. Biologiordbogen
Osmose: Transport af vand fra høj til lav koncentration over en membran. Hvis man tilsætter salt uden for en celle, så vil koncentrationen af vand være størst inde i cellen, og vandet vil trænge ud gennem cellemembranen, og cellen vil skrumpe. Er saltkoncentrationen højest inde i cellen, vil det omvendte ske. Biologiordbogen
Diffusion i celler
Celler er også omgivet af en tynd membran, og den lader også kun små molekyler uden ladning som vand, ilt, kuldioxid og nitrogen, diffundere igennem.
De diffunderer fra høj til lav koncentration.
En celle har brug for ilt og har brug for at skille sig af med CO2
Det sker ved diffusion.
CO2: Ved respirationen i cellen dannes der mange CO2, og koncentrationen bliver høj. Udenfor kommer blodårerne forbi, og de har en lav koncentration af CO2 – Derfor vil der ske en diffusion ud af cellen fra høj til lav koncentration.
O2: Inde i cellen opbruges ilten til respiration, så derfor er koncentrationen af O2 lav, men til gengæld kommer blodet med friske forsyninger af ilt udenfor cellen, så her er koncentrationen højest. O2 diffunderer derfor ind i cellen – fra høj til lav koncentration.
Osmose
Osmose er transport af vand. Ligesom ved diffusion sker transporten fra høj til lav koncentration. Men hvornår er en vandkoncentration høj eller lav?
Forsøget viser, hvordan det fungerer. Et U-rør i glas er adskilt af en membran, hvor kun små molekyler som vand, CO2 og O2 kan komme igennem, mens ladede ioner som Na+ og Cl– fra salt og store molekyler som glukose, bliver holdt tilbage.
Vi kan ikke se det, men vandmolekylerne suser rundt mellem hinanden. Nogle går igennem membranen over på den anden side, men der ryger lige mange begge veje, fordi der er lige mange vandmolekyler på begge sider. Vi siger at koncentrationen af vand er ens på begge sider.
Næste trin: Vi tilsætter salt eller sukker til højre side. Saltet bliver til Na+ og Cl–, og på overfladen af sukker, er der en form for ladning. Ladningerne holder vandmolekylerne fast, og nu kan de ikke længere bevæge sig frit frem og tilbage gennem membranen.
Nu har vi altså flere vandmolekyler i venstre side der kan bevæge sig over membranen til højre. Men i højre side har vi ikke længere så mange frie vandmolekyler, som kan bevæge sig til venstre. Vandkoncentrationen er nu højest i venstre side.
Resultat: flere vandmolekyler vandrer mod højre, og vandstanden stiger i højre side. Den transport af vand kalder vi osmose.
Osmose i celler
I forsøget med glasrøret herover så vi, hvordan vand diffunderede fra høj til lav koncentration.
På et eller andet tidspunkt er væskesøjlen steget så meget, at tyngdekraften bliver lige så stor, og søjlen står stille. Det tryk, der findes ved ligevægtstrykket, kaldes det osmotiske tryk. Det er det punkt hvor diffusionen fører lige så mange vandmolekyler ind, som trykket ved tyngdekraften presser tilbage.
Membranen i forsøget fungerer ligesom cellemembranen, og den tillader kun små og uladede stoffer at komme igennem. I dyreceller må der ikke være overtryk, men det skal der være i planteceller.
Osmose i dyreceller
Spiser vi for meget salt, så dør vi, og hvis vi ikke får salt nok, kan vi også blive alvorligt syge.
Figuren viser til højre, hvad der sker, når vi tilsætter salt. Lægger vi en rød blodcelle i rent vand, vil vandet trænge ind i cellen, fordi der er salte i cellen. Cellemembranen springer, og cellen dør.
Har vi derimod for meget salt omkring vores celler, så vil osmosen suge vandet ud af cellen og ødelægge den.
Kroppen sørger konstant for at holde den rigtige koncentration af salt i kroppen, så der er samme saltholdighed udenfor cellen, som der er indeni. Der diffunderer stadig vandmolekyler ind i cellen, men lige så mange diffunderer ud igen, og cellen beholder sin form.
Osmose i planteceller
Figuren viser planteceller i forskellig koncentration af salt. Til højre ligger plantecellen i rent vand og overtrykket presser på cellevæggens sider. I modsætning til dyrecellen, så springer den ikke pga. cellevæggen. Planteceller har brug for overtryk for at leve.
Tilsætter vi mere salt, får vi (i midten) samme koncentration indeni som udenfor.
Tilsætter vi mere salt end der er i cellen, så suges vandet ud af cellerne og planten vil dø. Det ser vi fx ved træer og buske langs vejsiden, når der saltes om vinteren.
Mange planter har brug for det osmotiske tryk til afstivning af plantevævet, og et overtryk i cellen er også nødvendigt for at transportere vand op igennem planten.
Planteceller kan holde til et tryk på 8 atmosfærers tryk (normalt tryk omkring os er 1 atmosfæres tryk). Det osmotiske tryk er så højt, at det kan få en mælkebøtte til at flække asfalten og vokse gennem!
Osmose er kraftig nok til at flække asfalten.
Cellemembranen
Et udsnit af cellemembranen. Den består af fedt og er som et flydende hav. “dimserne” der flyder rundt, er proteiner – det kan fx være kanaler, der lukker udvalgte store molekyler som glukose ind i cellen. Kolesterol i membranen bestemmer, hvor flydende membranen skal være.
Som vi har set, lader cellemembranen kun små molekyler uden ladning trænge igennem. Store, samt ladede molekyler kan ikke komme igennem membranen. De kan dog godt komme ind i cellen, men det er vha. transportproteiner.
