Мысал сұрақтары және осмосты талқылау
Осмос - биологиядағы маңызды құбылыс, ол еріткіш молекулаларының, әдетте судың, жартылай өткізгіш мембрана арқылы төмен концентрациядан жоғары концентрацияға өтуін қамтиды. Осмос принциптерін түсіну, әсіресе биология студенттері үшін өте маңызды, себебі ол әртүрлі тіршілік процестерінде нақты өмірде қолданылады. Төменде осмос ұғымын түсінуге көмектесетін кейбір мысалдар мен талқылаулар келтірілген.
1-сұрақ: Өсімдік жасушаларындағы диффузия және осмос
Сұрақ:
Тәжірибеде өсімдік жасушаларының тобы жасуша цитоплазмасынан жоғары концентрациясы бар қант ерітіндісіне орналастырылады. Өсімдік жасушаларымен не болады деп күтесіз және неге?
Талқылау:
Өсімдік жасушасы жоғары концентрациялы (гипертониялық) ерітіндіге салынған кезде, жасуша ішіндегі су жасуша ішіндегі және сыртындағы қант концентрациясын теңестіру үшін жасушаның сыртындағы ерітіндіге қарай жылжиды. Бұл процесс осмос деп аталады. Судың осы қозғалысының нәтижесінде жасуша вакуолі кішірейеді, бұл тургор қысымының төмендеуіне әкеледі, бұл жасушаның плазмолизге ұшырауына әкеледі. Бұл протопласт (жасуша құрамы) кішірейіп, жасуша мембранасы жасуша қабырғасынан бөлінуі мүмкін дегенді білдіреді.
2-сұрақ: Гипотоникалық ерітінділердегі осмос
Сұрақ:
Таза суға салғанда эритроциттермен не болады және неге?
Талқылау:
Таза судағы эритроциттер осмосқа ұшырайды, себебі таза су эритроцит цитоплазмасына қатысты гипотониялық. Су жасушаның ішіндегі және сыртындағы концентрацияны теңестіру үшін жасушаға енеді. Эритроцит мембранасы жартылай өткізгіш болғандықтан және жасушаларда өсімдік жасушалары сияқты қатты жасуша қабырғасы болмағандықтан, судың артық ағыны жасушалардың ісініп, ақырында жарылуына әкелуі мүмкін. Бұл процесс гемолиз деп аталады.
3-сұрақ: Қысым осмос
Сұрақ:
Егер жартылай өткізгіш мембрананың бір жағындағы ерітіндінің осмостық қысымы 5 атм, ал екінші жағындағы 3 атм болса, су қай бағытта қозғалады және неліктен?
Талқылау:
Су осмос процесі арқылы осмостық қысымы төмен (3 атм) жағынан осмостық қысымы жоғары (5 атм) жағына қарай жылжиды. Судың бұл қозғалысы жартылай өткізгіш мембрананың екі жағында да тепе-теңдік концентрациясына жетуге бағытталған. Осмостық қысымның жоғары болуы еріген заттың жоғары концентрациясын көрсетеді, сондықтан су концентрацияны теңестіруге тырысу үшін жоғары концентрацияға қарай жылжиды.
4-сұрақ: Кері осмос
Сұрақ:
Кері осмос ұғымын түсіндіріңіз және оны күнделікті өмірде қолдануға бір мысал келтіріңіз.
Талқылау:
Кері осмос - бұл еріткішті (әдетте суды) жартылай өткізгіш мембрана арқылы төменгі концентрацияланған жағына жылжыту үшін ерітіндінің концентрацияланған жағына қысым қолданылатын процесс. Бұл табиғи осмосқа қарама-қарсы. Бұл технология көбінесе суды айдауда қолданылады, мұнда теңіз суы немесе қоспалары бар су таза, ішуге жарамды су алу үшін тұщыландырылады. Кері осмос жүйесінде суды мембрана арқылы өткізу үшін жоғары қысым қолданылады, ал тұздар мен басқа да еріген заттар сақталып, жойылады.
5-сұрақ: Осмос сынағының эксперименті
Сұрақ:
Тілімдерге кесілген және әртүрлі концентрациядағы тұз ерітінділеріне батырылған картопты пайдаланып бірқатар тәжірибелер жүргізілді. Гипертониялық тұз ерітіндісіндегі картоп тілімдерімен не болады?
Талқылау:
Гипертониялық тұз ерітіндісінде картоп тілімдерінің ішіндегі су тепе-теңдік концентрациясына жету үшін ерітіндіден шығады. Себебі тұз ерітіндісінде еріген заттың концентрациясы картоп жасушаларының ішіндегі сұйықтыққа қарағанда жоғары, бұл судың жасушалардан шығуына әкеледі. Бұл судың жоғалуына байланысты картоп тілімдерінің солуына және кішіреюіне әкеледі. Бұл процесс өсімдік жасушаларында плазмолиз деп те аталады.
6-сұрақ: Осмостық қысымды есептеу
Сұрақ:
27°C температурадағы 0,1 М мочевина ерітіндісінің осмостық қысымын есептеңіз (R=0,082 л·атм/моль·К).
Талқылау:
Осмостық қысымды (\( \pi \)) келесі формула бойынша есептеуге болады:
\[ \pi = iCRT \]
Қайда:
– \( i \) - ван-Гофф коэффициенті (мочевина үшін i=1, себебі ол иондалмаған),
– \( C \) молярлық концентрация (0,1 М),
– \( R \) газ тұрақтысы (0,082 л·атм/моль·К),
– \( T \) – Кельвинмен өлшенген температура (27°C + 273 = 300 K).
Бұл мәндерді формулаға ауыстырыңыз:
\[ \pi = 1 \рет 0,1 \рет 0,082 \рет 300 \]
\[ \pi = 2,46 атм \]
Сонымен, ерітіндінің осмостық қысымы 2,46 атм.
Қорытынды
Осмос ұғымын және оның қолданылуын түсіну организмдердің сұйықтық тепе-теңдігін қалай сақтайтыны және технологияның бұл принципті практикалық мақсаттарда қалай пайдаланатыны туралы маңызды түсінік береді. Осы мысал есептері мен талқылауларды зерттеу арқылы біз сіздің осмос процесі мен оның қолданылуы туралы түсінігіңізді нығайтуға үміттенеміз. Осмос тек табиғи құбылыс қана емес, сонымен қатар көптеген пайдалы заманауи технологиялардың негізі болып табылады.
