Konu anlatımı
Tuzlanan salatalık suyunu bırakır, suya konan kuru üzüm şişer, saf suya konan alyuvarlar patlar. Bu olayların hepsinin nedeni suyun zardan geçişi, yani osmozdur. Bu alt başlıkta osmozu ve farklı ortamlarda hücrelerin nasıl değiştiğini göreceksin.
Osmoz nedir?
Suyun seçici geçirgen bir zardan, suyun çok olduğu taraftan az olduğu tarafa geçmesine osmoz denir. Bir çözeltide çözünen madde derişimi arttıkça su oranı azalır; bu yüzden su, çözünen derişimi düşük ortamdan çözünen derişimi yüksek ortama geçer. Osmoz bir pasif taşımadır ve enerji harcanmaz; su molekülleri zardaki su kanallarından ve az miktarda lipit tabakadan geçer. Zardan geçemeyen çözünenlerin derişim farkı ne kadar büyükse osmozla geçen su da o kadar fazla olur.
İzotonik, hipotonik ve hipertonik ortam
Bir ortam, hücre içiyle karşılaştırılarak adlandırılır. Çözünen derişimi hücre içiyle aynı olan ortama izotonik ortam denir; burada hücreye giren ve çıkan su eşittir ve hücre hacmi değişmez. Çözünen derişimi hücre içinden düşük olan ortama hipotonik ortam denir; hücre su alır ve şişer. Çözünen derişimi hücre içinden yüksek olan ortama hipertonik ortam denir; hücre su kaybeder ve büzülür. İnsan alyuvarları için yaklaşık %0,9'luk tuzlu su izotoniktir; damardan verilen serum bu yüzden bu derişimde hazırlanır.
Hayvan ve bitki hücrelerinde osmoz
Hayvan hücrelerinde hücre duvarı yoktur. Hipotonik ortamda su alan alyuvar şişer ve zarı dayanamayınca patlar; hipertonik ortamda ise su kaybederek büzülür. Bitki hücreleri hipotonik ortamda su alır ve şişer, ama sağlam hücre duvarı hücrenin patlamasını önler; su alan hücre gergin bir hâl alır ve bitkinin dik durmasına yardım eder. Hipertonik ortamda bitki hücresi de su kaybeder, sitoplazması ve kofulu küçülür; su kaybeden bitki solar. Tatlı sularda yaşayan bazı tek hücreliler, hücrelerine sürekli giren fazla suyu özel kofullarla dışarı atarak patlamaktan korunur.
Günlük hayatta osmoz
Turşu ve reçel yapımında kullanılan yüksek derişimli tuz ve şeker, besine bulaşan mikroorganizmaların su kaybetmesine yol açarak bozulmayı geciktirir. Tarlaya aşırı gübre verilmesi ya da tuzlu suyla sulama, topraktaki çözünen derişimini artırır ve bitki köklerinin su almasını zorlaştırarak bitkileri soldurabilir. Salataya tuz erken eklenirse sebzeler suyunu bırakır. Kuru üzüm suda bekletilince su alıp şişer.
Çözümlü örnekler
Örnek 1. Alyuvarlar üç tüpe konuyor: I. tüpte %0,9'luk tuzlu su, II. tüpte %5'lik tuzlu su, III. tüpte saf su vardır. Bir süre sonra her tüpteki alyuvarlarda ne gözlenir?
Çözüm. %0,9'luk tuzlu su alyuvarlar için izotoniktir; hücreye giren ve çıkan su eşittir ve alyuvarların hacmi değişmez (I). %5'lik tuzlu su hipertoniktir; alyuvarlar osmozla su kaybeder ve büzülür (II). Saf su hipotoniktir; alyuvarlar su alır, şişer ve hücre duvarları olmadığı için patlar (III). Aynı deney bitki hücreleriyle yapılsaydı saf sudaki hücreler şişer, ama hücre duvarı sayesinde patlamazdı.
Örnek 2. Eşit kütlede kesilmiş patates parçaları saf suya, A şeker çözeltisine ve B şeker çözeltisine konuyor; bir saat sonra yeniden tartılıyor. Saf sudaki parçanın kütlesi artıyor, A'daki parçanınki değişmiyor, B'deki parçanınki azalıyor. Çözeltiler patates hücrelerine göre nasıl adlandırılır ve hangisi daha derişiktir?
Çözüm. Saf su patates hücrelerine göre hipotoniktir; hücreler osmozla su alır ve kütle artar. A'daki parçanın kütlesi değişmediğine göre giren ve çıkan su eşittir; A çözeltisi hücre içine göre izotoniktir. B'deki parça su kaybettiğine göre B hipertoniktir. Su, çözünen derişimi düşük ortamdan yüksek ortama geçtiği için B, A'dan daha derişiktir. Bu deneyde bağımsız değişken çözeltinin derişimi, bağımlı değişken kütle değişimidir.
Sık yapılan hatalar
- Osmozda suyun çözünen derişimi yüksek ortamdan düşük ortama geçtiğini sanmak.
- İzotonik ortamda su geçişinin tamamen durduğunu düşünmek; giren ve çıkan su eşittir.
- Bitki hücrelerinin saf suda patladığını sanmak.
- Osmoz: su, çözünen derişimi düşük ortamdan yüksek ortama geçer.
- İzotonik ortamda hacim değişmez; hipotonikte hücre şişer, hipertonikte büzülür.
- Hayvan hücresi hipotonik ortamda patlayabilir; bitki hücresini hücre duvarı korur.