Valintakoe B: Lääketiede ja biotieteet
Mikä on osmoosi?
Osmoosi on veden diffuusiota puoliläpäisevän kalvon läpi laimeammasta liuoksesta väkevämpään, eli sinne, missä liuenneita hiukkasia on enemmän ja vapaata vettä vähemmän. Liuennut aine ei itse pääse kalvon läpi, joten vain vesi liikkuu. Siksi punasolu turpoaa puhtaassa vedessä ja kutistuu väkevässä suolaliuoksessa.
Suunta on helpointa ajatella veden kannalta: vesi siirtyy sinne, missä sen oma osuus on pienempi. Liuenneen aineen kannalta ajateltuna suunta kääntyy helposti väärin päin.
Liuoksen vaikutusta soluun kuvataan tonisuudella. Hypotonisessa liuoksessa liuenneita hiukkasia on vähemmän kuin solussa, joten vettä virtaa soluun. Isotonisessa liuoksessa nettovirtausta ei ole. Hypertonisessa liuoksessa vettä virtaa solusta ulos. Eläinsolu voi hypotonisessa liuoksessa hajota, mutta kasvisolun soluseinä kestää syntyvän turgoripaineen.
Osmoosin määrää hiukkasten määrä, ei aineen massa. Natriumkloridi jakautuu liuoksessa kahdeksi ioniksi, joten 0,15 mol/l NaCl-liuoksessa on noin 0,30 mol/l liuenneita hiukkasia. Glukoosi ei jakaudu, joten sama osmoottinen vaikutus vaatii 0,30 mol/l glukoosia. Jos aine läpäisee kalvon, kuten urea, se ei pysyvästi vedä vettä puolelleen.
Kaava
Osmolaarisuus = konsentraatio · hiukkasten määrä kaavayksikköä kohti (glukoosi 1, NaCl 2, CaCl₂ 3)
Esimerkki
Punasolun sisällä liuenneiden hiukkasten pitoisuus on noin 0,30 osmol/l. Solu laitetaan 0,20 mol/l NaCl-liuokseen. Mihin suuntaan vesi liikkuu?
- NaCl jakautuu ioneiksi Na⁺ ja Cl⁻, joten liuoksen osmolaarisuus on 2 · 0,20 = 0,40 osmol/l.
- Ulkoliuos on väkevämpi kuin solun sisus (0,40 > 0,30), eli se on hypertoninen.
- Vesi siirtyy solusta ulos, ja punasolu kutistuu.
Tyypillinen virhe
Virhe on ajatella, että suola liikkuu tasoittamaan eron. Puoliläpäisevä kalvo ei päästä liuennutta ainetta läpi, joten ero tasoittuu veden liikkeellä. Muistisääntö: vesi seuraa liuenneita hiukkasia.
Valintakokeessa B
Solukalvon toiminta kuuluu lukion biologiaan, ja valintakoe B arvioi myös matemaattis-loogista päättelyä. Osmoosissa se tarkoittaa, että liuoksen hiukkaspitoisuus lasketaan ennen kuin veden suunta päätellään.
Missä kurssissa tämä opetetaan
SmartVK:n valintakoe B -kurssin luvussa 2: Solukalvo ja aineiden kuljetus. Katso kurssin sisältö.
Kysymyksiä
Mitä eroa on osmoosilla ja diffuusiolla?
Diffuusio on minkä tahansa hiukkasten siirtymistä suuremmasta pitoisuudesta pienempään. Osmoosi on diffuusion erikoistapaus, jossa liikkuva aine on vesi ja jossa puoliläpäisevä kalvo estää liuenneen aineen liikkeen. Kumpikaan ei kuluta solun energiaa.
Mitä kasvisolulle tapahtuu väkevässä suolaliuoksessa?
Vesi siirtyy keskusvakuolista ja solulimasta ulos, ja solulima irtoaa soluseinästä. Ilmiötä kutsutaan plasmolyysiksi. Soluseinä säilyttää muotonsa, mutta kasvi nuukahtaa, koska turgoripaine katoaa. Laimeassa vedessä solu voi palautua, jos kalvot eivät ole vaurioituneet.