Osmóza je biofyzikální jev, při kterém voda (nebo jiné rozpouštědlo) přechází z méně koncentrovaného roztoku do koncentrovanějšího roztoku přes částečně propustnou membránu (jinými slovy, některé částice propouští, zatímco jiné blokuje).
Rozpouštědlo bude tuto migraci udržovat, dokud nebude dosaženo rovnováhy v koncentraci.
Kdykoli tedy dochází k čisté migraci molekul vody z roztoku s nízkou koncentrací rozpuštěných látek směrem k roztoku s vyšší koncentrací rozpuštěných látek, nazýváme tento jev osmóza. Tento pohyb se také někdy označuje jako „po koncentračním gradientu“.
Osmotický tlak je síla potřebná k zabránění pohybu vody přes polopropustnou membránu.
Termín osmóza, který řecky znamená „tah“ nebo „impuls“, poprvé použil J. A. Nollet, který v roce 1747 popsal pokus, při němž použil zvířecí měchýř k oddělení dvou komor obsahujících vodu a víno. Všiml si, že objem v komoře s vínem se zvětšil, a pokud byla komora uzavřena, tlak se zvýšil.
Jak funguje osmóza
Klasický pokus na osmózu zahrnuje rozdělení kádinky s vodou na dvě poloviny, mezi nimiž je polopropustná membrána a na jednu ze stran je přidána sůl. Brzy si všimnete, že voda migruje ze strany kádinky bez soli na stranu se solným roztokem. Tento pohyb vody bude pokračovat, dokud nebude koncentrace soli na obou stranách stejná.
Je to stejný důvod, proč byste nikdy neměli dávat hlemýždě do blízkosti soli, což by způsobilo, že by nebohý tvor zemřel, protože by se mu odebírala voda.
Klíčem k osmóze je přítomnost polopropustné membrány, díky níž je pravděpodobnější, že se molekuly vody v roztoku o nízké koncentraci srazí s membránou a projdou jí, zatímco u molekul vody v koncentrovaném roztoku se s membránou srazí a projde jí mnohem méně molekul vody. Tento nesoulad znamená, že existuje větší statistická pravděpodobnost, že membránou projde více molekul vody z méně koncentrovaného roztoku. Jakmile se statistická pravděpodobnost průchodu molekul vody membránou vyrovná, osmóza se zastaví.
Osmóza v přírodě
Osmóza je jedním ze základních životních procesů. Každá buňka našeho těla, rostliny i živočichové kolem nás vděčí za své přežití osmóze.
Příklad rostliny. Když je zaléváme, lijeme vodu na konec stonku a do půdy. Pokud jsou buňky rostliny obklopeny roztokem, který obsahuje vyšší koncentraci molekul vody než roztok uvnitř buněk, voda se do listů, plodů a květů dostane osmózou. Během tohoto procesu se rostlinná buňka zpevní.
Jeli však rostlina obklopena roztokem, který obsahuje nižší koncentraci vody, pak se molekuly vody roztoku uvnitř rostlinných buněk osmózou vyloučí a rostlina ochabne.
Když zaléváme rostliny, obvykle zaléváme konec stonku a půdu, ve které rostou. Proto kořeny rostlin absorbují vodu a z kořenů voda putuje do různých částí rostlin; ať už jsou to listy, plody nebo květy. Každý kořen funguje jako polopropustná bariéra, která umožňuje molekulám vody přecházet z místa s vysokou koncentrací (půda) do místa s nízkou koncentrací (kořeny). Kořeny mají chloupky, které zvětšují plochu povrchu, a tím i příjem vody rostlinami.
Možná příhodnější příklad je v našem vlastním těle. Když pijeme vodu, buňky ji vstřebávají osmózou stejně jako kořeny rostlin. Buněčná stěna funguje jako polopropustná membrána a vytváří osmotický tlak mezi vnitřní a vnější stranou buňky. Krev je zředěnější roztok než cytoplazma buňky, takže voda projde buněčnou stěnou. Totéž platí pro živiny a minerální látky, které se také přenášejí osmózou.
Lidé si uvědomovali potenciál osmózy již ve starověku a využívali ji k uchovávání potravin. Staří lidé vypozorovali, že přidáním soli nebo cukru se z tkání odstraňuje voda. Tehdy se tento proces nazýval imbibice vzhledem k tomu, že rozpuštěné látky jako sůl a cukr přitahovaly vodu z materiálu, kterého se dotýkaly.
Jaký je rozdíl mezi osmózou a difuzí
Difuze i osmóza jsou pasivní transportní procesy, což znamená, že k přesunu látek nevyžadují vstup energie. Oba procesy jsou nezbytné pro správné fungování biologických procesů, jako je přenos vody nebo živin mezi buňkami.
Hlavní rozdíl mezi nimi spočívá v tom, že difúze může probíhat v jakékoli směsi, i když dva roztoky nejsou odděleny polopropustnou membránou, zatímco osmóza probíhá výhradně přes polopropustnou membránu.
Difúze vyrovnává složení vzduchu tím, že přerozděluje chemické druhy, například kyslík ve vzduchu, dokud není dosaženo rovnováhy: jinými slovy, dokud není odstraněn koncentrační gradient – rozdíl v koncentraci mezi dvěma oblastmi. Pokud koncentrace určitého druhu není zpočátku rovnoměrná, v průběhu času difúze způsobí přenos hmoty ve prospěch rovnoměrnější koncentrace.
Dolní linie: osmóza – přirozený pohyb vody do roztoku přes polopropustnou membránu – je ústředním prvkem celé biologie. Je to pasivní transportní proces podobně jako difúze, ale oba se od sebe liší.