ออสโมซิส (Osmosis)

        การแพร่ของของเหลว (น้ำ) ผ่านเยื่อเลือกผ่าน หรือการแพร่ของน้ำผ่านเยื่อเลือกผ่านจากสารละลายที่เจือจางไปยังสารละลายที่เข้มข้น

ที่มา : gotoknow.org

             การวัดแรงดันที่เกิดจากกระบวนการออสโมซิส จะใช้เครื่องมือชื่อ ออสโมมิเตอร์ ซึ่งในการทดลองอาจใช้เยื่อชั้นในของเปลือกไข่ หรือกระดาษเซลโลเฟนหุ้มหลอดแก้วที่ใช้วัดความสูงของของเหลว แล้วใส่สารละลาย 2 ชนิด ที่มีความเข้มข้นต่างกัน

ในกระบวนการออสโมซิส จะมีแรงดันที่เกี่ยวข้อง 2 ชนิด คือ

           1. แรงดันเต่ง (turgor pressure)

           2. แรงดันออสโมติก (osmotic pressure) ซึ่งสามารถศึกษาแรงดันดังกล่าวได้จากชุดออสโมมิเตอร์อย่างง่าย  แรงดันเต่ง (turgor pressure) คือแรงดันที่เกิดขึ้นภายในเซลล์ อันเกิดจากน้ำแพร่เข้าไปในเซลล์ มีหน่วยเป็นบรรยากาศ

            -  จากปฏิบัติการทดลองออสโมมิเตอร์อย่างง่าย แรงดันเต่งวัดได้จากระดับของของเหลวที่ถูกดันขึ้นไปในหลอด เมื่อน้ำแพร่เข้าไปในไข่ แรงดันเต่งจะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ แต่เมื่อน้ำแพร่เข้าสู่ถึงจุดสมดุลของการแพร่ ระดับน้ำในหลองคงที่ จะได้ว่า

แรงดันเต่งสูงสุด = แรงดันออสโมติกของสารละลาย

             -  ที่สภาวะสมดุลของการแพร่ น้ำจากภายนอกไข่ แพร่เข้าสู่ภายในไข่ เท่ากับน้ำภายในไข่ แพร่ออกสู่ภายนอกไข่

แรงดันออสโมติก (osmotic pressure) เป็นสมบัติเฉพาะของสารละลาย มีหน่วยเป็นบรรยากาศ แรงดันออสโมติกของสารละลาย มีค่าเท่ากับ แรงดันเต่งสูงสุด

แรงดันออสโมติกจะสูงหรือต่ำขึ้นอยู่กับ

              - จำนวนโมเลกุล อิออน หรือ ความเข้มข้น ของตัวถูกละลาย สารละลายที่มีความเข้มข้นสูงจะมีแรงดันออสโมติกมาก สารละลายที่มีความเข้มข้นต่ำ จะมีแรงดันออสโมติกน้อย- น้ำบริสุทธิ์ มีแรงดันออสโมติกต่ำสุด

              - น้ำจะออสโมซิสจากสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกต่ำกว่าไปยังสารละลายที่มีแรงดันออสโมติกสูงกว่า

ประโยชน์ของแรงดันเต่ง

          1. ทำให้เซลล์เต่ง

          2. ทำให้เซลล์คงรูปร่างอยู่ได้

          3. ทำให้กิ่งหรือใบพืชแผ่กาง ยอดพืชตั้งตรงถ้าน้ำภายนอกเซลล์มีแรงดันออสโมติกสูงกว่าภายในเซลล์ จะเกิดโมเลกุลของน้ำแพร่จากเซลล์ไปสู่ภายนอกเซลล์ ถ้าเซลล์สูญเสียน้ำแรงดันเต่งจะค่อยๆ ลดลง

ประเภทของสารละลายที่เกี่ยวข้องกับออสโมซิส แบ่งเป็น 3 ชนิด คือ

1. สารละลายไฮเพอร์โทนิก (Hypertonic solution)   สารละลายภายนอกเซลล์มีความเข้มข้นสูง เมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์ ดังนั้น ถ้าเซลล์อยู่ในสภาวะที่มีสารละลายไฮเปอร์โทนิกอยู่ล้อมรอบ เยื่อหุ้มเซลล์จะหดตัวและเหี่ยวแฟบลง เนื่องจากมีการสูญเสียน้ำออกจากเซลล์ เราเรียกขบวนการแพร่ของน้ำออกมาจาก cytoplasm และมีผลทำให้เซลล์มีปริมาตรเล็กลงนี้ว่า พลาสโมไลซิส (Plasmolysis)

plasmolysis

 2. สารละลายไฮโพโทนิก (Hypotonic solution)  สารละลายภายนอกมีความเข้มข้นต่ำ เมื่อเทียบกับความเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์  ดังนั้น ถ้าเซลล์อยู่ในภาวะที่มีสารละลายไฮโพโทนิกล้อมรอบ เซลล์จะขยายขนาด หรือมีปริมาตรเพิ่มขึ้น เนื่องจากเกิดการแพร่ของน้ำ จากสารละลายภายนอกเข้าสู่ภายในเซลล์ และทำให้เซลล์เกิดแรงดันเต่งเพิ่มขึ้น เรียกปรากฏการณ์นี้ว่า พลาสมอบไทซิส (Plasmoptysis) หรือ เอนโดสโมซิส (Endosmosis)

ผลจากการเกิดพลาสมอบไทซิส ระหว่างเซลล์สัตว์และเซลล์พืช จะแตกต่างกัน คือ

        1) ในกรณีของเซลล์สัตว์  เช่น ถ้านำเซลล์เม็ดเลือดแดงมาใส่ลงในน้ำกลั่น (ไฮโพโทนิก ต่อเซลล์เม็ดเลือดแดง)  น้ำจะแพร่เข้าสู่เซลล์ ทำให้เกิดแรงดันเต่งภายในเซลล์เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ตามปริมาณน้ำที่แพร่เข้าไป จนถึงจุดหนึ่งจะทำให้เยื่อหุ้มเซลล์แตกออก  การแตกของเซลล์เม็ดเลือดแดง เมื่อแช่อยู่ในสารละลายไฮโปโทนิก เรียกว่า ฮีโมไลซิส (Haemolysis)

       2) ในกรณีของเซลล์พืช เช่น เซลล์ของเยื่อหอม กระบวนการเกิดก็เช่นเดียวกันกับในเซลล์สัตว์ แต่เซลล์พืชจะไม่แตกออก เนื่องจากผนังเซลล์ (cell wall)

3. สารละลายไอโซโทนิก (Isotonic solution)  สารละลายที่มีความเข้มข้นเท่ากับเข้มข้นของสารละลายภายในเซลล์  ดังนั้น เซลล์ที่อยู่ในภาวะที่มีสารละลายไอโซโทนิกล้อมรอบ จึงไม่มีการเปลี่ยนแปลง เกิดขึ้น  ซึ่งมีความสำคัญมากในสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะการคงรูปร่างของเซลล์สัตว์  การที่เม็ดเลือดแดงไหลเวียนอยู่ในน้ำเลือด โดยไม่เหี่ยวแฟบ หรือ พองโตจนแตก

การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เมื่ออยู่ในสารละลายที่มีความเข้มข้นแตกต่างกัน