Difüzyon ve Ozmoz

Difüzyon ve ozmoz, hücrelerin ihtiyaç duyduğu su ve diğer malzemelerin hücre zarları boyunca nasıl taşındığını açıklayan önemli kavramlardır.

Önce difüzyon hakkında konuşalım. Parçacıkların yüksek konsantrasyonlu bir alandan daha düşük konsantrasyonlu bir alana net hareketi olarak tanımlanır. İki alan arasındaki konsantrasyondaki kademeli değişim, konsantrasyon gradyanı olarak adlandırılır. Difüzyon net yönlü olmasına rağmen, parçacıklar rastgele hareket nedeniyle sürekli olarak her iki yönde de hareket eder, bu nedenle parçacık yoğunluğu konsantrasyon gradyanı boyunca aynı olduğunda dengede bile, parçacıklar sabit bir değişim hızında her iki yönde de hareket etmeye devam eder.

Benzer şekilde, su, ozmoz adı verilen bir süreçte difüzyon yoluyla hücre zarları boyunca hareket eder, ancak her şey hücre zarlarından serbestçe geçemez, bu yüzden yarı geçirgen olarak adlandırılırlar. Bu önemlidir, çünkü hücrelerin zarlarının içinde ve dışında farklı çözünen madde konsantrasyonlarını düzenleyebileceği ve koruyabileceği anlamına gelir. Yarı geçirgen zarlarla ayrılan çözeltilerin nispi çözünen konsantrasyonlarına bağlı olarak, bunlara hipotonik, izotonik veya hipertonik olarak atıfta bulunuruz. Hipotonik, çözünen madde konsantrasyonunun hücre içinde dışarıya kıyasla daha büyük olduğu zamandır. İzotonik, iç çözünen konsantrasyonunun dış konsantrasyona eşit olduğu zamandır. Hipertonik, dış çözünen konsantrasyonunun iç çözünen konsantrasyonunu aştığı zamandır. Bu, su daha yüksek çözünen konsantrasyon alanına hareket ettikçe suyun hücre içine ve dışına hareketini etkileyebilir. Buna karşılık, bu, hipotonik çözeltilerde hücre şişkinliğine neden olan hücrelerin şekillerini etkileyebilir, izotonik çözeltilerde şekil değişikliği olmaz ve hipertonik çözeltilerin varlığında hücre büzülür.

Suyun hücrelere girme kapasitesi, ek bitki hücre duvarının varlığı nedeniyle bitki ve hayvan hücreleri arasında farklıdır. Hücre duvarları serttir ve sadece küçük moleküllere karşı geçirgendir. Su bitki hücrelerine girdiğinde, zar hücre duvarına doğru itilir ve hidrostatik veya turgor basıncı oluşturur. Bu basınç, suyun hücreye girebileceği miktarı ve hızı sınırlar.

Difüzyon aynı zamanda hücre büyüklüğü için önemli bir sınırlayıcı faktördür ve tek hücreli organizmaların neden genellikle çok küçük olduğunu açıklamaya yardımcı olur. Çok hücreli organizmalar, daha büyük bir toplam yüzey alanı / hacim oranı sağlayan ve difüzyon oranlarını artıran birçok küçük hücreden oluşur. Fizyolojimizin nefes alma ve sindirim gibi birçok yönü difüzyona dayanır. Örneğin, insan akciğerlerinde küçük cepler gibi birçok küçük alveol bulunur. Bu ekstra yüzey alanı, akciğeri gazların kan dolaşımına girip çıkmasında daha verimli hale getirir.

Bu laboratuvarda, difüzyon ve ozmoz prensiplerini test etmek için agar küpü ve diyaliz tüpü olmak üzere iki hücre modeli kullanacaksınız.