Osmose er diffusjon av vatn
Osmose er diffusjon av vassmolekyl gjennom ein halvgjennomtrengeleg membran, der vassmolekyla bevegar seg frå ein stad med høg konsentrasjon av vatn til ein stad der konsentrasjonen av vatn er lågare.
Passiv transport av vatn sørgjer for at cellene kan regulere vassbalansen utan at det krevst bruk av energi. Dette er heilt sentralt for at cellene skal kunne halde oppe eit stabilt indre miljø.
Osmolaritet – mengda stoff løyst i vatn
Vatn er eit polart molekyl med ladningar som verkar på molekyl og ion i nærleiken. Dette gjer at vatn har evna til å løyse opp andre polare stoff, til dømes saltar. Når eit salt blir blanda i vatn, vil vassmolekyla trekkje iona i saltet frå kvarandre og omringe dei. Vi har då frie ion i vassløysinga, og vi seier at stoffet har vorte løyst i vatn.
Når vassmolekyl omringar ion frå stoff som blir løyste i vatn, er ikkje desse vassmolekyla frie i løysinga lenger. Konsentrasjonen av frie vassmolekyl i løysinga vil då søkke, samtidig som konsentrasjonen av ion frå det oppløyste stoffet aukar.
Mengda oppløyst stoff i vatn blir angitt som osmolariteten av stoffet. Jo høgare osmolaritet, jo lågare er konsentrasjonen av vatn. Viss det er konsentrasjonsforskjell mellom innsida og utsida av ein membran, vil dei frie vassmolekyla bevege seg i retninga med høgast osmolaritet. Det betyr at vassmolekyla vil diffundere motsett av diffusjonsretninga til det oppløyste stoffet, der det oppløyste stoffet ikkje kan passere membranen.
Vasstransport over cellemembranen – direkte og fasilitert diffusjon
Vassmolekyla er så små at dei kan passere mellom fosfolipida i cellemembranen sjølv om dei er polare. Dette kjem av svake kjemiske bindingar mellom fosfolipida. Vatn blir derfor transportert passivt gjennom cellemembranen ved osmose. Dette er ein relativt langsam transport.
For å kunne regulere rask og effektiv vasstransport krevst spesielle kanalprotein kalla akvaporin.
Akvaporin – transportprotein for vatn
Talet på akvaporin varierer frå celletype til celletype, men kan òg variere internt i ei celle fordi proteinkanalar blir brotne ned og blir bygde opp etter behov. Opning og lukking av kanalane blir styrt av ulike signal i cella og frå dei ytre omgivnadene kring cella. Det finst fleire typar akvaporin både hos bakteriar, plantar og dyr.
Akvaporin er spesielt viktige for epitelcellene i nyrene, der dei bidreg i regulering av mengda urin. Opning og lukking av kanalane blir styrte av hormonet ADH (antidiuretisk hormon).
Vassbalanse i celler
Miljøet utanfor cella er i stadig endring. Diffusjon av for mykje vatn over cellemembranen kan føre til at cella tek opp så mykje vatn at ho sprekk, eller at ho gir for frå seg mykje vatn og krympar.
For å halde oppe eit stabilt indre miljø må cella tilpasse transporten av ion over membranen slik at osmolariteten i cella og miljøet utanfor er lik. Dette vil hindre store endringar i cellevolum.
Dyreceller har ikkje ein ytre cellevegg som kan motverke eit auka indre trykk og endringar i cellevolum. Transport av vatn inn i eller ut av cella kan derfor få store konsekvensar for dyreceller. Dyr har av den grunnen utvikla eigne organ som sørgjer for å halde oppe stabil osmolaritet i væska som omgir cellene, slik at han er lik osmolariteten inne i cella. Dette kallast osmoregulering.
Døme på osmoregulering hos ulike organismar
Menneskekroppen – osmoregulering i blod
Under normale omstende er blodplasmaet, væska som omgir dei raude blodcellene i blodet, isotonisk med cytoplasmaet i dei raude blodcellene. Viss osmolariteten i blodplasmaet aukar, vil vatn trenge ut av blodcellene slik at cellene krympar og døyr.
Osmoregulering hos vasslevande dyr
Fiskar som lever i ferskvatn, har høgare osmolaritet enn omgivnadene og får i seg mykje vatn, mellom anna ved osmose gjennom gjellene. Dei må derfor kvitte seg med store mengder vatn og tek aktivt opp saltar for å kontrollere vassbalansen.
Saltvassfiskar har det motsette problemet fordi saltkonsentrasjonen i omgivnadene er større enn i cellene. Det vil seie at dei lever i eit hypertonisk miljø og derfor må skilje ut salt.
Vassopptak hos plantar
Plantar kan berre ta opp vatn gjennom røtene. Dette skjer passivt ved osmose fordi plantane aktivt tek opp mineral som dei lagrar i røtene. Dette aukar osmolariteten i rotcellene slik at vatn diffunderer inn.
Osmoregulering hos ciliatar og amøbar
Ciliatar og amøbar er eincella organismar som lever i ferskvatn, det vil seie eit hypotonisk miljø. Osmolariteten i ferskvatn er mykje lågare enn inne i cella. Ciliatar og amøbar har derfor utvikla pulserande vakuolar som gjer at dei kan pumpe ut overflødig vatn.