Osmosi

Immaginate di avere una tazza che ha 100 ml di acqua, e si aggiunge 15g di zucchero da tavola per l’acqua. Lo zucchero si scioglie e la miscela che è ora nella tazza è costituita da un soluto (lo zucchero) che viene sciolto nel solvente (l’acqua). La miscela di un soluto in un solvente è chiamata asoluzione.

Immagina ora di avere una seconda tazza con 100 ml di acqua e aggiungi 45 grammi di zucchero da tavola all’acqua. Proprio come la prima tazza, lo zucchero è il soluto e l’acqua è il solvente. Ma ora hai due miscele di diverse concentrazioni di soluto. Confrontando due soluzioni di concentrazione di soluto disuguale, la soluzione con la concentrazione di soluto superiore è ipertonica e la soluzione con la concentrazione di soluto inferiore è ipotonica. Le soluzioni di uguale concentrazione di soluto sono isotoniche. La prima soluzione di zucchero è ipotonica alla seconda soluzione. La seconda soluzione di zucchero è ipertonica alla prima.

Ora aggiungi le due soluzioni a un becher che è stato diviso da una membrana selettivamente permeabile, con pori troppo piccoli per far passare le molecole di zucchero, ma abbastanza grandi per far passare le molecole d’acqua. La soluzione ipertonica si trova su un lato della membrana e la soluzione ipotonica sull’altro. La soluzione ipertonica ha una concentrazione di acqua inferiore rispetto alla soluzione ipotonica, quindi un gradiente di concentrazione di acqua ora esiste attraverso la membrana. Le molecole d’acqua si sposteranno dal lato della concentrazione di acqua più alta al lato della concentrazione più bassa fino a quando entrambe le soluzioni sono isotoniche. A questo punto si raggiunge l’equilibrio.

L’osmosi è la diffusione di molecole d’acqua attraverso una membrana selettivamente permeabile da un’area di maggiore concentrazione ad un’area di concentrazione inferiore. L’acqua entra ed esce dalle cellule per osmosi. Se una cellula si trova in una soluzione ipertonica, la soluzione ha una concentrazione di acqua inferiore rispetto al citosol cellulare e l’acqua esce dalla cellula fino a quando entrambe le soluzioni sono isotoniche. Le cellule poste in una soluzione ipotonica assorbiranno acqua attraverso la loro membrana fino a quando sia la soluzione esterna che il citosol non saranno isotonici.

Una cellula che non ha una parete cellulare rigida, come un globulo rosso, si gonfia e si lizza (scoppia) quando viene posta in una soluzione ipotonica. Le cellule con una parete cellulare si gonfiano quando sono collocate in una soluzione ipotonica, ma una volta che la cellula è turgida (ferma), la parete cellulare dura impedisce all’acqua di entrare nella cellula. Quando viene inserito in una soluzione ipertonica, una cellula senza una parete cellulare perderà acqua nell’ambiente, si avvizzirà e probabilmente morirà. In una soluzione ipertonica, anche una cellula con una parete cellulare perderà acqua. La membrana plasmatica si allontana dalla parete cellulare mentre si raggrinzisce, un processo chiamato plasmolisi. Le cellule animali tendono a fare meglio in un ambiente isotonico, le cellule vegetali tendono a fare meglio in un ambiente ipotonico. Questo è dimostrato inFigura sotto.

A meno che una cellula animale (come il globulo rosso nel pannello superiore) non abbia un adattamento che le consenta di alterare l’assorbimento osmotico dell’acqua, perderà troppa acqua e si raggrinzirà in un ambiente ipertonico. Se posto in una soluzione ipotonica, le molecole d’acqua entreranno nella cellula, facendola gonfiare e scoppiare. Le cellule vegetali (pannello inferiore) diventano plasmolizzate in una soluzione ipertonica, ma tendono a fare meglio in un ambiente ipotonico. L’acqua viene immagazzinata nel vacuolo centrale della cellula vegetale.