Osmosi

L'osmosi è un passaggio di un solvente, ad esempio acqua, da una zona ad alto potenziale verso un'altra zona a basso potenziale attraverso una barriera che ha caratteristiche di semipermeabilità.

Osmosi in biologia

In linea generale, le molecole diffondono passivamente, attraverso la membrana cellulare, sia liberamente sia mediante strutture poste nella membrana tra cui i carriers e i canali. Anche l'acqua, in determinate situazioni, è libera di attraversare la membrana.

L'acqua è il solvente di numerose specie chimiche che determinano la presenza di un maggior potenziale o un minor poteziale idrico. Sodio, calcio, potassio, glucosio, sono pochi esempi rispetto alla gran quantità di molecole che, nei liquidi intracellulari ed extracellulari, possono essere disciolte in acqua. Proprio come i soluti, in altre parole gli ioni e le molecole disciolte, anche l’acqua si sposta secondo un gradiente di concentrazione o, per maggiore precisione, si muove da zone a maggior potenziale verso zone con minore potenziale.

La figura sottostante semplifica lo spostamento di acqua tra due compartimenti,  tre situazioni (a, b, c). In questo esempio è possibile osservare due celle separate da una membrana; nella parte a si osserva che, nel contenitore, è presente soltanto acqua distillata. Nella parte b si aggiunge cloruro di sodio nella cella di destra e, per finire, nella parte c si inserisce del cloruro di sodio nella cella di sinistra.

Il fine di questa illustrazione esemplificativa è quello di definire quando una soluzione possiede carattere isotonico, ipertonico o ipotonico e, per convenzione, il nostro punto di riferimento è dato dalla cella di destra; in altre parole, la soluzione posta nella cella a destra può essere ipo,iso,iper-tonica rispetto alla soluzione presente nella cella di sinistra.

Nella parte a si osserva una situazione di isotonicità, pertanto la soluzione è isotonica, perché le due soluzioni, in riferimento alla molecola dell’acqua, possiedono una eguale concentrazione e in ambedue semicelle vi è una situazione di eguale energia potenziale (per riprendere il concetto di energia potenziale è opportuno ricordare che le molecole si diffondono da zone di maggiore energia potenziale verso zone di minore energia potenziale).

Nella parte b, a seguito dell’inserimento di cloruro di sodio (ma potrebbe essere glucosio, ioni potassio, o qualsiasi altra molecola) si osserva una diminuzione della concentrazione di acqua rispetto alla cellula di sinistra. Se non è chiaro perché diminuisce la concentrazione di acqua basta pensare al fatto che in un egual volume, a sinistra, si trova soltanto acqua mentre, a destra, troviamo acqua assieme ad altre molecole. La soluzione si definisce ipertonica e l’acqua tende a spostarsi verso la cella di destra, con minor concentrazione (è da notare, infatti, che il livello dell’acqua nella cella di destra aumenta, mentre nella cella di sinistra diminuisce).

Nella parte c, la cella di destra contiene una quantità di cloruro di sodio che fa diminuire il potenziale e attira acqua dalla cellula di destra; la soluzione in questo caso si definisce ipotonica.

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Osmosi e differenza di tonicità tra due soluzioni

Osmosi e globuli rossi

A livello del sangue la tonicità è importante. Quando il plasma è isotonico rispetto al citoplasma del globulo rosso, l’eritrocita appare con la sua classica forma a disco biconcavo. Se la soluzione è ipertonica il globulo rosso cede acqua e raggrinzisce. In ultima analisi se la soluzione è ipotonica il globulo rosso riceve acqua e si gonfia.

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