Spieghiamo cos'è l'osmosi e le tipologie che esistono. Inoltre, perché è importante, cos'è la diffusione biologica e gli esempi di osmosi.
Cos'è l'osmosi?
L'osmosi o osmosi è un fenomeno fisico di scambio di questione attraverso una membrana semipermeabile, da un mezzo meno denso a uno più alto densità, senza sostenere una spesa di Energia. È un fenomeno passivo, ma vitale per il metabolismo cellulare esseri viventi.
La meccanica dell'osmosi persegue un equilibrio di concentrazioni tra i due segmenti di a soluzione separato dalla membrana, trasmettendo solvente da un lato all'altro per diluire l'estremo di maggiore concentrazione. Questo genererà un cambiamento di Pressione, nota come pressione osmotica. Questo è ciò che accade con la membrana del cellule, il cui interno può essere ad una concentrazione maggiore, uguale o minore rispetto all'esterno, consentendo l'ingresso e l'uscita di Acqua, ovvero osmoregolazione, senza costi energetici.
L'osmosi fu scoperta nel 1877 negli studi sulla fisiologia vegetale del tedesco Wilhelm Pfeffer, nonostante esistessero già studi simili sulla materia e il termine fosse stato coniato nel 1854 (dal britannico Thomas Graham).
Tipi di osmosi
Esistono due forme di osmosi: diretta e inversa.
- Osmosi diretta. È quello che si verifica nelle cellule degli esseri viventi, in cui l'acqua entra o esce attraverso il membrana plasmatica, consentendo un equilibrio con l'ambiente, anche se nei casi di ipertono (di enorme concentrazione del soluto) o ipotonico (di minima concentrazione del soluto) può provocare rispettivamente disidratazione o esplosione per accumulo della cellula.
- Osmosi inversa. È un meccanismo identico ma nella direzione opposta, che consente il flusso di acqua o solvente dal punto di massima concentrazione alla più bassa concentrazione di soluto, ideale per la purificazione o la ritenzione di soluto. Perché ciò avvenga, è necessario applicare una pressione che superi la naturale pressione osmotica (ovvero richiede un costo energetico).
Importanza dell'osmosi
L'osmosi è vitale per il metabolismo cellulare, poiché è una forma di trasporto di materia tra l'interno e l'esterno della cellula che non comporta alcun dispendio energetico, cioè avviene passivamente, senza consumare ATP. Questo principio è fondamentale anche per spiegare l'origine del vita, poiché nelle prime forme di vita cellulare non esistevano ancora meccanismi metabolici attivi.
D'altra parte, i principi dell'osmosi possono essere replicati nelle situazioni quotidiane e consentono, ad esempio, il filtraggio dell'acqua (osmosi inversa), tra le altre procedure pratiche come la fabbricazione di catalizzatori o l'agevolazione dei processi di raffreddamento industriale.
Diffusione biologica
Un processo simile all'osmosi è noto come diffusione semplice, dal punto di vista che prevede il transito di particelle da un mezzo (come l'interno della cellula) ad un altro (come l'ambiente extracellulare) attraverso una membrana semipermeabile, muovendosi dal mezzo con la concentrazione più alta a quello con la concentrazione più bassa (cioè seguendo il gradiente di concentrazione). Questo avviene passivamente, cioè senza consumo di energia aggiunta.
Di conseguenza, la diffusione biologica è quella che avviene nelle cellule, consentendo l'ingresso o l'uscita di molecole attraverso la membrana plasmatica, secondo il gradiente di concentrazione. Così, ad esempio, l'ossigeno entra nel sangue nei globuli rossi, dove l'emoglobina può catturarli per il trasporto. Questo singolo esempio denota l'importanza vitale di questo meccanismo per la vita.
Esempi di osmosi
Alcuni semplici esempi di osmosi sono:
- Purificazione dell'acqua. Per rimuovere le sue impurità dall'acqua, si può applicare il principio dell'osmosi inversa, per separare il contenuto disciolto in essa mediante una membrana semipermeabile.
- L'idratazione di un uovo.Il guscio di un uovo funziona come una membrana osmotica, permettendo all'acqua di entrare al suo interno (più concentrato), in modo che un uovo cotto possa essere messo a bagno senza romperne il guscio.
- Osmosi cellulare. Parte dei meccanismi di trasporto cellulare che consentono lo scambio (ingresso o uscita) di materia tra i citoplasma e il ambiente senza consumare ATP nel processo.