Сімдік клеткаларыныҢ осмостыҚ жҮйесі
Диффузия және осмос.Диффузия — заттардың молекулаларының бір клеткадан екінші клеткаға қарай белгілі бір бағытпен қозғалып ауысуы. Зат бөлшектері диффузия арқылы көп концентрациядан аз концентрацияға қарай жылжып отырады, немесе керісінше болады. Молекулалардың қозғалу бағытын реттеп тұратын күшті — диффузия күші деп атайды. Ол сулы заттардың концентрациясына және температурасына байланысты. Шарль заңы бойынша температура 1°С бастап жоғарылайтын болса, онда диффузия қысымы өседі. Диффузия құбылысы тек қана газдарда емес, сұйық және қатты заттарда да кездеседі. Мысалы, су құйылған стаканға бір түйір қантты салатын болсақ, ол ериді де диффузия арқылы стакандағы барлық суға тарайды. Сол сияқты эфир құйылған ыдыстың бетін ашып қойсақ, ол лезде бөлме ауасына тарап кетеді. Ерітінділердің және ауаның ішінде жүзіп бос жүрген заттардың молекулалары ауаның немесе ерітінділердің барлық жағына біркелкі жылдамдықпен таралып отырады. Егерде диффузия-ланатын заттардың жолында жартылай өткізгіш қасиеті бар пленка (жұқа қабықша) кездессе, ондай пленкадан ұсақ молекулалы заттар ғана өтеді де, ірі молекулалы қосылыстар сүзіліп өтпей қалады. Мәселен, есімдіктердің таза клеткаларынан (целлюлозадан) жасалған қалтаға (коллодиумға) крахмалдын ерітіндісін құйып, оны йод ерітіндісі құйылған стаканнын, ішіне салып қоятын болсақ, йод ерітіндісі целлюлозадан жасалған қалтаның ішіне қарай өтеді. Крахмал ерітіндісі біртіндеп көк түске боялады. Стакандағы йод ерітіндісі бұрьшғы сарғылт күйінде қала береді. Бұл тәжірибеден байқайтынымыз целлюлозадан жасалған жартылай өткізгіш қалта өз қабырғасы арқылы йод ерітіндісінің ұсақ молекулаларын өткізіп жібереді. Ал крахмалдың молекулалары ірі болғандықтан, пленкадан йод ерітіндісіне қарай өте алмайды. Бұл тәжірибеде де диффузия құбылысы бір бағытта ғана өтетінін білеміз. Осы сияқты бір бағытта пленкадан ететін диффузия құбылысын осмос грекше: оsmоs — итеру, басу деген мағынаны білдіреді деп атайды.
Осмос қысымын анықтау XIX ғасырдың бірінші жартысынан басталды. 1837 жылы француз ғалымы Дютроше сойылған малдың қуығын алып, оны үрлеп кептіріп, оның ішіне қант ерітіндісін кұйып, оны таза су құйылған стаканға салып қойғанда стакандағы су жартылай өткізгіш мал қуығынан жасалған қалтадан өтіп, оның ішін керней бастаған. Осы жартылай өткізгіш қалтаның ішіне орнатылған жіңішке шыны түтіктің ішімен ерітінді жоғары қарай көтеріле түскен. Осмостың әсерінен туып отырған бұл кернеу — осмос қысымы деп аталады. Жалпы алғанда Дютрошенің жасаған аспабы қарапайым еді. 1847 жылы неміс ғалымы В. Преффер балшықтан саңлаулары бар жетілдірілген осмометр жасады. Оған тотияйын ерітіндісін құйып, цилиндрді сары қан тұзы ерітіндісіне малды, сонда цилиндрдің ұсақ саңылауларында әлгі екі ерітіндінін, әрекеттесуінен темірлі синеродты мыс мембрана пайда болады.
Мұндай мембрананы В.Преффер жартылай өткізгіш деп атады. Өйткені бұдан су өтеді де, сұйылтылған ерітіндідегі еріген заттар нашар өтеді. Жоғары концентрациялы ерітінділердегі заттардың кейбірі болмаса жартылай өткізгіш мембранадан өтіп кете алмайды. Темірлі синерод мыстан жасалған жартылай өткізгіш цитоплазманың қарапайым моделі секілді болып көрінді. Осмометрде ерітінді концентрациясы неғұрлым жоға-ры болса, судың жартылай өткізгіш мембрана арқылы өтуіне кедергі жасауы үшін соғұрлым артық күш жұмсайтын болуы керек. Сондықтан концентрациясы артық ерітіндінін, сұйытылған ерітіндімен салыстырғанда осмос қысьмы жоғары болады және қоршаған ерітіндіден суды күштірек сіңіреді. В. Преффер сахароза ерітіндісінің осмос қысымын осындай осмометрде анықтады және оның ерітінді концентрациясы мен абсолюттік температураға тура пропорционал екенін белгіледі.
Осмос қысымы газдардың қысымына ұқсас келетіні анықталды. Зерттеулер арқылы осмос қысымы ерітінділер ішіндегі еріген заттардың бөлшектеріне байланысты болғанмен, олардың салмағына және табиғатына байланысты болмайтынын анықтады. Сондықтан бір литр электролит емес ерітінді белгілі көлемде және температурада біркелкі осмос қысымын тудырады. Мәселен, бір литр қамыс қантының грамм-молекулалық салмағы 342 грамға жетсе, глюкозанікі — 180 грамға барады. Бұларды суға еріткенде 0°С температурада 22,4 атмосфералық осмос қысымын тудырады.
Кейбір бейорганикалық тұздардың ерітінділерінің осмос қысымы жоғары келеді, себебі олар тез диссоциацияланады. Мысалы, К2SО4 суға ерігенде К+ катионына, SО4 анионына ыдырайды да, онда осмос қысымы күшті болады.
Суда диссоциацияланатын заттарды электролиттер деп атайды. Электролиттердін, барлық молекулалары диссоциацияланбайды. Мысалы, 0,1 NаСІ ерітіндісінде 80% молекула диссоциацияланады да, қалған 20 процент диссоциацияланбайды.
Осмос қысымы өзгерістерінің заңдылығы Бойль-Мариоттпен Гей-Люссак заңдары деген атпен белгілі болған газдар жағдайының заңдылығындай болып шықты. Бұл заң бойынша газ көлемі қысымға кері, ал температураға тура пропорционал болады. Ал тең көлемде, белгілі температура мен қысымда кез келген газдың бөлшектерінің саны бірдей болмайтыны (Аво-гадро-Жерар заңы) белгілі.
Осмос қысымын анықтаудың әдістері.Осмос қысымы кри-оскопиялық және плазмолиздық әдістермен анықталады. Крископиялық әдіс клетка шырыныньщ мұзға айналуына негізделген. Клетка шырынында осмос қысымын тудыратын органикалық және минералдық заттар бар. Клетка шырыны олардың концентрациясына қарай әртүрлі температурада қатады.