Osmose

Imaginez que vous ayez une tasse contenant 100 ml d’eau et que vous ajoutiez 15 g de sucre de table à l’eau. Le sucre se dissout et le mélange qui se trouve maintenant dans la tasse est constitué d’un soluté (le sucre) qui est dissous dans le solvant (l’eau). Le mélange d’un soluté dans un solvant est appelé asolution.

Imaginez maintenant que vous avez une deuxième tasse avec 100 ml d’eau et que vous ajoutez 45 grammes de sucre de table à l’eau. Tout comme la première tasse, le sucre est le soluté et l’eau est le solvant. Mais maintenant, vous avez deux mélanges de concentrations de solutés différentes. En comparant deux solutions de concentration de soluté inégale, la solution avec la concentration de soluté la plus élevée est hypertonique et la solution avec la concentration de soluté la plus faible est hypotonique. Les solutions de concentration égale en soluté sont isotoniques. La première solution de sucre est hypotonique à la deuxième solution. La deuxième solution de sucre est hypertonique à la première.

Vous ajoutez maintenant les deux solutions dans un bécher qui a été divisé par une membrane sélectivement perméable, avec des pores trop petits pour que les molécules de sucre puissent passer, mais suffisamment grands pour que les molécules d’eau puissent passer. La solution hypertonique est d’un côté de la membrane et la solution hypotonique de l’autre. La solution hypertonique a une concentration d’eau plus faible que la solution hypotonique, de sorte qu’un gradient de concentration d’eau existe maintenant à travers la membrane. Les molécules d’eau se déplaceront du côté de la concentration d’eau plus élevée vers le côté de la concentration plus faible jusqu’à ce que les deux solutions soient isotoniques. À ce stade, l’équilibre est atteint.

L’osmose est la diffusion de molécules d’eau à travers une membrane sélectivement perméable d’une zone de concentration plus élevée à une zone de concentration plus faible. L’eau entre et sort des cellules par osmose. Si une cellule est dans une solution hypertonique, la solution a une concentration en eau plus faible que le cytosol cellulaire et l’eau sort de la cellule jusqu’à ce que les deux solutions soient isotoniques. Les cellules placées dans une solution hypotonique absorberont de l’eau à travers leur membrane jusqu’à ce que la solution externe et le cytosol soient isotoniques.

Une cellule qui n’a pas de paroi cellulaire rigide, comme un globule rouge, gonfle et lyse (éclate) lorsqu’elle est placée dans une solution hypotonique. Les cellules avec une paroi cellulaire gonflent lorsqu’elles sont placées dans une solution hypotonique, mais une fois que la cellule est turgescente (ferme), la paroi cellulaire dure empêche plus d’eau de pénétrer dans la cellule. Lorsqu’elle est placée dans une solution hypertonique, une cellule sans paroi cellulaire perdra de l’eau dans l’environnement, se ratatin et mourra probablement. Dans une solution hypertonique, une cellule avec une paroi cellulaire perdra également de l’eau. La membrane plasmique s’éloigne de la paroi cellulaire lorsqu’elle se ratatine, un processus appelé plasmolyse. Les cellules animales ont tendance à faire mieux dans un environnement isotonique, les cellules végétales ont tendance à faire mieux dans un environnement hypotonique. Ceci est démontré dansfigure ci-dessous.

À moins qu’une cellule animale (comme le globule rouge du panneau supérieur) ne possède une adaptation qui lui permet de modifier l’absorption osmotique de l’eau, elle perdra trop d’eau et se ratatinera dans un environnement hypertonique. Si elles sont placées dans une solution hypotonique, les molécules d’eau pénètrent dans la cellule, la faisant gonfler et éclater. Les cellules végétales (panneau inférieur) deviennent plasmolysées dans une solution hypertonique, mais ont tendance à mieux fonctionner dans un environnement hypotonique. L’eau est stockée dans la vacuole centrale de la cellule végétale.