Halvgjennomtrengelig membran

Øverst til venstre er en pølselignende beholder med en konsentrert løsning senket ned i et glass med vann. Løsningen inneholder store (røde) og små (blå) molekyler. Til høyre ser man at de store molekylene forblir i beholderen, mens de små molekylene kan sive ut i vannet. Noen av de små molekylene forblir i beholderen. Nederst ser man et nærbilde av porene i den halvgjennomtrengelige membranen. De store molekylene slipper ikke gjennom porene.

Halvgjennomtrengelig membran
Av /Biorender.

Osmose er den spontane vandringen av løsemiddel gjennom en membran. Osmotisk drevet transport oppstår gjennom en membran som skiller to løsninger med ulik konsentrasjon av et oppløst stoff. Membranen må ha den egenskapen at det oppløste stoffet ikke kan passere gjennom membranen, men at løsemiddelet kan. En slik membran kalles en semipermeabel membran. Når de to løsningene har kommet i likevekt med hverandre har konsentrasjonen i begge blitt like stor og det har skjedd en netto økning av volumet i den opprinnelig mest konsentrerte løsningen, og en tilsvarende minking av volumet av den minst konsentrerte.

Faktaboks

Uttale
osmˈose
Etymologi

nydannelse av gresk osmos, 'støt' og -ose, 'handling, prosess'

Osmose er viktig i biologiske systemer. Hvis konsentrasjonen av løste stoffer utenfor en celle avtar, vil cellen svelle ved at vann trekkes inn fordi cellemembranen er semipermeabel. Osmose er også viktig i de minste blodårene, kapillarene. Blodtrykket presser væske ut gjennom veggen i kapillarene. Dette motvirkes av den osmotiske effekten av proteiner i blodet, særlig albumin.

Osmose er viktig ved bestemmelse av molekylvekt av makromolekyler og ved dialyse, og danner prinsippet for membranfiltrering for en rekke praktiske formål som vannrensing og avsalting av havvann til drikkevann

Osmotisk trykk

Osmotisk trykk

Osmotisk drevet transport. En trakt med en halvgjennomtrengelig (semipermeabel) membran settes ned i en beholder med vann. Trakten fylles med en løsning med glukose til væskenivået i røret er det samme som i beholderen. Da strømmer vann inn i røret. Det ser vi ved at væskesøylen i røret blir høyere. Vanntransporten stopper når væskenivået i røret har nådd en viss høyde (h) over væskenivået i beholderen. Høydeforskjellen mellom væskenivå i beholderen og røret (h) er et mål på det osmotiske trykket til glukoseløsningen når væsketransporten har stoppet. Størrelsen til det osmotiske trykket er bestemt av hvor stor glukosekonsentrasjonen er i røret når vanntransporten har stoppet. For eksempel vil det osmotiske trykket være omtrent 10 cm vann hvis glukosekonsentrasjonen er omtrent 0,2 g/l.

Av /Store medisinske leksikon ※.

Heretter bruker vi vann som eksempel på løsemiddel og glukose som løst stoff. Vi tenker oss at det er glukose bare i løsningen på den ene siden av membranen. Vann vil da strømme spontant gjennom membranen inn i glukoseløsningen. Vi kan hindre dette ved å legge trykk på glukoseløsningen, for eksempel med et stempel. Ved et bestemt trykk skjer det ingen vanntransport gjennom membranen. Dette trykket er det osmotiske trykket til glukoseløsningen, og betegnes med den greske bokstaven pi (Π). Størrelsen bestemmes av den molare konsentrasjonen av det løste stoffet ([B]) multiplisert med Boltzmanns konstant (R) og temperaturen målt i kelvin (T):.

\(Π = [B] × R × T\)

Osmotisk drevet transport skyldes forskjell i kjemisk potensial mellom siden med rent vann og siden med løsning. Transport vil skje helt til det oppstår en kjemisk likevekt, altså når de kjemiske potensialene på hver side er like.

Osmotisk trykk
Osmotisk trykk
Av /OpenStax.
Lisens: CC BY 4.0

Semipermeable membraner

En membran som er gjennomtrengelig for én type molekyler (for eksempel vann), men ikke gjennomtrengelig for andre molekyler (for eksempel glukose), kalles semipermeabel. Cellemembraner er et eksempel på semipermeable membraner.

Cellemembraner er gjennomtrengelig for vann og for enkelte andre små molekyler, som etanol, men ikke for sukker, aminosyrer, salter, proteiner og så videre. Når sukker og liknende skal inn i cellen, må cellemembranen transportere dette gjennom membranen. Celler kan ikke holde på vannmolekyler, men de kan kontrollere vanninnholdet indirekte ved å kontrollere konsentrasjonen av oppløste salter (ioner) inne i cellen.

Ekte pølseskinn av tarm og kunstige pølseskinn av celluloseacetat kan også ses på som semipermeable membraner. Hvis man koker pølser i usaltet vann, vil det osmotiske trykket stige inne i pølsene, slik at de har lett for å sprekke. Det er også osmose som gjør at erter sveller. Det er det osmotiske trykket som holder plantedeler utspilt, gitt at de ikke er avstivet med cellulosefibre.

Fysiologisk betydning

Tonisitet
Hvis væsken (løsningen) utenfor de røde blodcellene er hyperton, vil væske trekkes ut av de røde blodcellene. De røde blodcellene vil da skrumpe. Hvis løsningen er isoton vil de røde blodcellene bevare formen. Hvis løsningen er hypoton, vil det gå væske inn i de røde blodcellene. De vil da svelle.
Av /OpenStax.
Lisens: CC BY 4.0

Osmose spiller en avgjørende rolle for utveksling av stoffer mellom blodet og vevsvæsken og mellom vevsvæsken og cellene. Det osmotiske trykket i kroppsvæskene reguleres nøye av nyrene, se osmoregulering.

To løsninger med samme osmotiske trykk kalles isotone. Blodplasma er for eksempel isoton med cellevæsken (cytoplasmaet) i de røde blodcellene. En væske som skal brukes som midlertidig erstatning for blodplasma, må være isoton med blodet for å unngå at de røde blodcellene skal bli skadet. For eksempel kan man bruke såkalt fysiologisk saltvann, som er en 0,9 prosent løsning av natriumklorid i vann.

En løsning som har høyere konsentrasjon kalles hyperton. Hvis man tilsetter en hyperton løsning til blodet, vil vann trenge ut av de røde blodcellene for å utligne konsentrasjonsforskjellen. Dette gjør at de røde blodcellene skrumper.

En løsning som har lavere konsentrasjon kalles hypoton. Hvis man tilsetter en hypoton løsning til blodet, vil vann diffundere inn i blodcellene slik at de sveller og eventuelt sprenges i stykker.

Blodet er hypertont i forhold til vevsvæsken. Dette skyldes at blodet inneholder proteiner som består av så store molekyler at de ikke kan trenge gjennom veggene i blodårene. Dette såkalte kolloid-osmotiske trykket i blodet er av fundamental betydning for utvekslingen mellom blodet og vevsvæsken.

Betydning for planteceller

Plantecelle
Membraner holder de ulike delene av en plantecelle atskilt, og holder plantecellen atskilt fra resten av verden. Membranene er ikke like gjennomtrengelige for alle stoffer. Vann passerer lett gjennom ved osmose, men andre stoffer trenger ofte transportproteiner for å kunne passere membranene.
Plantecelle
Lisens: CC BY NC SA 3.0
Turgortrykk

Figuren viser en plantecelle i tre forskjellige omgivelser: hyperton, isoton og hypoton.

Turgortrykk
Av .

Alle planteceller er omgitt av en relativt fast cellevegg, som lett slipper gjennom både vann og løste stoffer. Hos alle levende celler i planter er cellerommet innenfor celleveggen fylt av en protoplast, altså plantens levende innhold. Denne er avgrenset mot veggen med en tynn cellemembran (også kalt plasmalemma). Den største delen av protoplast utgjøres av den væskefylte vakuolen, som er avgrenset mot resten av protoplast med en vakuolemembran kalt tonoplast. Disse cellemembranene er bygd opp av proteiner og fosfolipider og er halvgjennomtrengelige. Membranene inneholder også vannkanaler (akvaporiner).

Vann går veldig lett gjennom membranene ved osmose, mens de fleste løste stoffer, som uorganiske ioner, sukker og aminosyrer ikke uten videre trenger gjennom membranene. Disse er ofte avhengig av ionepumper, kanalproteiner og bærerproteiner (se transportproteiner).

Turgor

Turgortrykk

Til venstre ses en plante som ikke har fått nok vann. Bladene har dermed mistet saftspenningen (turgortrykket). Til høyre ses planten etter vanning.

Turgortrykk
Av /OpenStax.
Lisens: CC BY 4.0

Vann diffunderer ved osmose inn i en celle fra omgivelsene (eller fra naboceller) hvis det kjemiske potensialet til vannet utenfor cellen er høyere enn i vakuolen.

Når vann trenger inn i cellene ved osmose, øker det hydrostatiske trykket i cellen. Dette gir cellen og plantevevet en saftspenning eller turgortrykk. Trykket gir et forhøyet vannpotensial og det vil etter hvert motvirke videre osmose inn i cellen. Dette skjer når vannpotensialet på innsiden og utsiden av cellen er det samme.

Hvis celler legges i en saltløsning, kan vannet trekke ut av cellen på grunn av osmose. Dette gjør at cellen mister så mye vann at den blir slapp.

Les mer i Store norske leksikon

Kommentarer (3)

skrev Halvard Baugerød

Etter nyere undersøkelser ser det ut til at transporten av løsningsmiddelet gjennom semipermeable membraner (osmose) for mesteparten er en trykkdrevet massestrøm gjennom porer i membranen, og ikke ved diffusjon. Forklaringen av effekten av sukkermolekylene synes lite sannsynlig. Osmose kan ses på som en effekt av det osmotiske trykket. Det osmotiske trykket er det trykket de oppløste sukkermolekylene utøver på grumnn av at de oppfører seg som gassmolekyler i det rommet (væskevolumet) de har adgang til. (van't Hoff fant at gasslonvene kan anvendes på oppløsninger). Vannet stiger i røret (på figuren) på grunn av at det osmotiske trykket samtidig virker på membranen og på vannoverflata i røret og dermed setter vannet i opløsningen under strekk slik at vannets trykk i oppløsningen blir lavere enn i det reine vannet. Denne trykkforskjellen driver vann gjennom membranen.Siden osmose er en av effektene av det osmotiske trykket, burde det osmotiske trykket behandles i en egen artikkel med henvisninger til osmose, omvendt osmose, kolligative egenskaper, kolloidosmotisk trykk og trykkforhold i planteceller og vev.

skrev Torbjørn Koch

Hei! Er ikke den første setningen litt upresis? "Osmose er diffusjon av molekyler gjennom en membran" står det. Det er jo MANGE former for diffusjon av molekyler gjennom cellemembraner som IKKE er osmose. Burde det ikke stått "Osmose er diffusjon av VANNMOLEKYLER gjennom en HALVGJENNOMTRENGELIG membran"?

Mvh Torbjørn Koch

svarte Anne Eilertsen

Hei, og takk for innspillet! Det trenger vel ikke nødvendigvis å være vannmolekyler, selv om det ofte er vann som er løsemiddelet, men det er ganske riktig snakk om en semipermeabel (halvgjennomtrengelig) membran, som det også står i de neste setningene. Grunnen til at dette ordet ikke stod i første setning, var nok å gjøre innledningen enklere å lese for folk som ikke kjenner til begrepet, og så valgte vi å forklare det i de etterfølgende setningene i stedet, men du kan ha rett i at det er tydeligere å ta med «halvgjennomtrengelig». Vi har derfor endret setningen litt.

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg