Osmos är ett biofysiskt fenomen där vatten (eller ett annat lösningsmedel) rör sig från en mindre koncentrerad lösning till en mer koncentrerad lösning genom ett delvis genomsläppligt membran (med andra ord släpper membranet igenom vissa partiklar, medan det blockerar andra).
Lösningsmedlet upprätthåller denna migration tills jämvikt i koncentrationen uppnås.
Så närhelst det sker en nettomigration av vattenmolekylerna från en lösning som har en låg koncentration av lösta ämnen till en lösning som har en högre koncentration av lösta ämnen kallar vi detta fenomen för osmos. Denna förflyttning kallas också ibland för ”nerför koncentrationsgradienten”.
Osmotiskt tryck är den kraft som krävs för att förhindra att vatten rör sig över det semipermeabla membranet.
Uttrycket osmos, som är grekiskt och betyder ”tryck” eller ”impuls”, myntades för första gången av J.A. Nollet, som 1747 beskrev ett experiment där han använde en djurblåsa för att separera två kamrar med vatten och vin. Han noterade att volymen i kammaren som innehöll vin ökade och om kammaren stängdes ökade trycket.
Hur osmos fungerar
Ett klassiskt experiment för osmos innebär att man delar en bägare med vatten i två halvor, med ett halvgenomsläppligt membran emellan och salt tillsatt på en av sidorna. Du kommer snart att märka att vatten vandrar från den sida av bägaren som inte innehåller något salt alls till sidan med saltlösningen. Denna rörelse av vatten kommer att fortsätta tills koncentrationen av salt är densamma på båda sidorna.
Det är samma anledning till varför du aldrig ska sätta en snigel i närheten av salt, vilket skulle leda till att den stackars varelsen dör när dess vatten sugs ut.
Nyckeln till osmos är förekomsten av ett semipermeabelt membran som gör det mer sannolikt att vattenmolekyler i en lösning med låg koncentration kolliderar med membranet och passerar igenom, medan vattenmolekyler i en koncentrerad lösning kommer att ha mycket färre vattenmolekyler som kolliderar med membranet och passerar igenom. Denna missmatchning innebär att det finns en större statistisk sannolikhet för att fler vattenmolekyler passerar genom membranet från en mindre koncentrerad lösning. När den statistiska sannolikheten för att vattenmolekylerna passerar genom membranet är lika stor upphör osmosen.
Osmos i naturen
Osmos är en av livets väsentliga processer. Varje cell i vår kropp, växter och djur omkring oss har sin överlevnad att tacka för osmosen.
Tag till exempel växter. När vi vattnar dem häller vi det på stjälkändan och jorden. Om växtens celler omges av en lösning som innehåller en högre koncentration av vattenmolekyler än lösningen inuti cellerna, kommer vattnet att tränga in i bladen, frukterna och blommorna genom osmos. Under denna process kommer växtcellen att bli fast.
Om en växt däremot omges av en lösning som innehåller en lägre koncentration av vatten kommer vattenmolekylerna i lösningen inne i växtens celler att stötas ut genom osmos och växten blir slapp.
När vi vattnar växter vattnar vi vanligtvis stjälkändan och jorden där de växer. Därför absorberar växternas rötter vatten och från rötterna vandrar vattnet vidare till olika delar av växterna; vare sig det är blad, frukter eller blommor. Varje rot fungerar som en halvgenomsläpplig barriär som gör att vattenmolekyler kan överföras från en hög koncentration (jorden) till en låg koncentration (rötterna). Rötterna har hår, vilket ökar ytan och därmed växternas vattenintag.
Kanske är ett mer relaterbart exempel inom våra egna kroppar. När vi dricker vatten absorberar cellerna det genom osmos precis som växtrötter. Cellväggen fungerar som ett semipermeabelt membran och skapar ett osmotiskt tryck mellan cellens insida och utsida. Blod är en mer utspädd lösning än cellens cytoplasma, så vatten kommer att passera genom cellväggen. Samma sak gäller för näringsämnen och mineraler, som också överförs genom osmos.
Människor har känt till osmosens potential sedan antiken och använt den för att konservera livsmedel. De gamla observerade att tillsats av salt eller socker avlägsnar vatten från vävnader. På den tiden kallades processen för imbibition på grund av att lösningsmedel som salt och socker drog till sig vattnet från det material de berörde.
Vad är skillnaden mellan osmos och diffusion
Diffusion och osmos är båda passiva transportprocesser, vilket innebär att de inte kräver någon energitillförsel för att flytta ämnen. Båda processerna är viktiga för att biologiska processer ska fungera korrekt, t.ex. transport av vatten eller näringsämnen mellan celler.
Den största skillnaden mellan de två är att diffusion kan ske i vilken blandning som helst, även när två lösningar inte är åtskilda av ett halvgenomsläppligt membran, medan osmos uteslutande sker över ett halvgenomsläppligt membran.
Diffusion gör luftens sammansättning enhetlig genom att omfördela kemiska arter, t.ex. syre i luften, tills jämvikt har uppnåtts: med andra ord, tills koncentrationsgradienten – skillnaden i koncentration mellan två områden – har eliminerats. Om koncentrationen av en art inte är enhetlig till en början kommer diffusionen med tiden att orsaka en massöverföring till förmån för en mer enhetlig koncentration.
Bottom line: osmos – den naturliga rörelsen av vatten i en lösning genom ett halvgenomsläppligt membran – är central för all biologi. Det är en passiv transportprocess som diffusion, men de två är olika.