الضغط الأسموزي منظم قوي للوظيفة الطبيعية للخلايا، التي تتعرض لبيئات نشطة تناضحيًا تحت ظروف فسيولوجية أو مرضية، ويعمل على الجينوم عبر مسار بيوفيزيائي مباشر، وفي هذا المقال سنوضح ما هو الضغط الأسموزي
ما هو الضغط الأسموزي
الضغط الأسموزي:
يعرف الضغط الاسموزي بأنه حركة الماء، من منطقة ذات تركيز منخفض من المذاب، إلى منطقة ذات تركيز أعلى من المذاب، المذاب هو الذرات أو الأيونات أو الجزيئات الذائبة في السائل، يتم تحديد معدل الضغط بواسطة العدد الإجمالي للجزيئات الذائبة في المحلول.
في حالة وجود غشاء، سوف يتدفق الماء إلى المنطقة التي تحتوي على أعلى تركيز للذوبان.
الضغط الأسموزي ناتج عن تحرك الماء عبر الغشاء بسبب التناضح، لمزيد من المياه تتحرك عبر الغشاء، وارتفاع الضغط الأسموزي.
كيف يتم حساب الضغط الأسموزي:
صيغة الضغط الأسموزي:
- يؤثر تركيز المادة المذابة ودرجة الحرارة، على مقدار الضغط الناتج عن حركة الماء عبر الغشاء، تركيزات أعلى ودرجات حرارة أعلى تزيد من الضغط الأسموزي.
- يتأثر التناضح أيضًا بكيفية تصرف المذاب في الماء، وهو المكان الذي يأتي فيه عامل Van’t Hoff.
- بشكل أساسي، يتحدد عامل Van’t Hoff للمذاب من خلال ما إذا كان المذاب سيبقى معًا أو لا ينكسر في الماء، بعض المواد المذابة تتكسر وتشكل أيونات، أو ذرات مشحونة.
- في الماء سيشكل ملح الطعام، NaCl ، أيونات الصوديوم (Na +) والكلور (Cl-)، عامل Van’t Hoff في NaCl هو عاملان لأنه ينقسم إلى اثنين من الأيونات.
- عند وضعها في الماء، تبقى بعض الجزيئات مثل السكروز معًا ولا تشكل أيونات، نظرًا لأن السكروز لا ينقسم إلى أيونات، فإن عامل Van’t Hoff هو 1.
تأثير الضغط الأسموزي على الخلايا:
الأسموزي انتشار خاص للمياه من خلال غشاء شبه نافذ، لذلك في حالة التناضح لا يمكن للذوبان التحرك لأنهم لا يستطيعون المرور عبر الغشاء، ومع ذلك يمكن أن يتحرك الماء، وهو كذلك – يمر عبر الغشاء إلى منطقة ذات تركيز ذائب أعلى.
قد يتسبب هذا في تغيير الحجم الكلي للماء على كل جانب من جوانب الغشاء: قد ينتهي جانب الغشاء الذي يحتوي على مزيد من الذائب بمزيد من الماء، يمكن أن يؤدي ذلك إلى مشاكل للخلايا، مثل الانفجار (في حالة انتقال كمية كبيرة من الماء إلى الخلية)، أو أن تصبح مجففة (في حالة خروج الكثير من الماء).
هذا عامل مهم للغاية في علم الأحياء، لأن البيئة داخل الخلايا مختلفة عن البيئة خارج الخلية، إذا تغيرت البيئة خارج الخلية، فقد يتسبب ذلك في تدفق المياه إلى خلايانا أو داخلها.
بعض الكائنات، مثل النباتات التي تستخدم الضغط الأسموزي لنقل المياه، استفادت من هذا المبدأ، لكنه يمكن أن يهدد أيضًا صحة الخلايا والكائنات الحية، عندما يكون هناك الكثير أو القليل جدًا من المياه في البيئة خارج الخلية مقارنةً بداخل الخلية.
معادلة الضغط الأسموزي:
يمكن حساب الضغط الاسموزي باستخدام المعادلة التالية:
- π = MRT
- [اللاتكس] \ Pi = أنا M R T [/ اللاتكس]
- هنا، أنا عامل Van ‘t Hoff M هي مولات الحل، R هو ثابت الغاز، و T هي درجة الحرارة المطلقة في كلفن.
- يمكننا أن نرى من هذه المعادلة أن كمية المذاب الموجودة في المحلول سوف تؤثر بشكل مباشر على الضغط الاسموزي للنظام.
أمثلة على الضغط الأسموزي:
ذبول النباتات:
تستخدم العديد من النباتات بالفعل الضغط الاسموزي، للحفاظ على شكل سيقانها وأوراقها.
إذا كنت قد أبقت النباتات المحفوظة بوعاء، فربما تعلم أن نباتاتك يمكن أن تصبح ذابلة بسرعة كبيرة إذا لم يتم تسويتها، ولكن في غضون دقائق فقط من الري، يمكنهم الاستفادة من الضغط الاسموزي، وذلك لأن السيقان وأوراق العديد من النباتات، يتم “تضخيمها” بشكل أساسي عن طريق الضغط الأسموزي – تتسبب الأملاح الموجودة في الخلايا في سحب المياه من خلال التناضح، مما يجعل الخلايا ممتلئة الجسم وثابتة.
إذا لم تتوفر كمية كافية من الماء، فسوف يذبل النبات لأن خلاياه تصبح “مفرغة”.
يمكن أن تثبت النباتات أيضًا قوة الضغط الأسموزي أثناء نموها، يمكن للنباتات أن تنبعث من الأسفلت، أو جذور الأشجار تنمو من خلال الطوب أو الخرسانة.
وهذا ممكن أيضًا بالضغط الأسموزي: حيث تنمو النباتات، تجذب خلاياها كميات أكبر من الماء، يمكن لضغط الماء البطيء الذي لا يلين، الذي ينتقل عبر أغشية الخلايا النباتية أن يدفع بالفعل الإسفلت.
آثار الجفاف – والجفاف الزائد:
نعلم جميعا مخاطر الجفاف، حيث يمكن أن يسبب نقص المياه آثارا خطيرة في الجسم، ما قد لا ندركه هو أن هذه الآثار ترتبط ارتباطًا مباشرًا بالضغط الاسموزي.
عندما لا تحتوي أجسامنا على ما يكفي من الماء، يمكن أن ينتقل الماء فعليًا من خلايانا إلى دمائنا، هذا يمكن أن يسبب تركيزات الأملاح والمواد المذابة الأخرى في خلايانا لتصبح عالية جدا، وتتداخل مع وظيفة الخلوية.
المراجع
المصدر الأول
