Osmos va taranglik

Siz bir necha kun davomida oʻsimlikni sugʻorishni unutib qoʻyganmisiz, keyin koʻrganingizda u soʻlib qolgan edimi? Agar shunday boʻlsa, siz suv muvozanati oʻsimliklar uchun juda muhim ekanini allaqachon bilib olgansiz. Oʻsimlikning soʻlishi uning hujayralaridan suvning chiqib ketishi tufayli sodir boʻladi va natijada oʻsimlikni quvvatlaydigan, taranglik bosimi deb ataladigan ichki bosimni yoʻqotadi.

Nima uchun suv hujayralarni tark etadi? Oʻsimlik suvni yoʻqotishi bilan hujayralar tashqarisidagi suv miqdori kamayadi, ammo hujayralar tashqarisidagi boʻshliqda bir xil miqdordagi ionlar va boshqa zarralar qoladi. Erigan modda yoki erigan zarralarning koʻpayishi natijasida osmos deb nomlangan jarayon asosida hujayra ichidagi suv hujayralararo muhitga chiqariladi.

Osmos suvning yarim oʻtkazuvchan membrana boʻylab eritma konsentratsiyasi past muhitdan eritma konsentratsiyasi yuqori boʻlgan muhitga tomon harakatidan iborat. Bir qarashda bu biroz gʻalati tuyulishi mumkin, chunki biz odatda suvning oʻzi haqida emas, balki suvda erigan eritmalarning tarqalishi haqida gaplashamiz. Biroq osmos koʻplab biologik jarayonlarda muhim hisoblanadi va aksariyat hollarda u bir vaqtning oʻzida moddalar diffuziyasi yoki ularning transportida ham ahamiyatga ega.

Nima uchun suv erigan modda konsentratsiyasi past muhitdan erigan modda konsentratsiyasi yuqori boʻlgan muhitga tomon harakatlanadi?

Bu aslida biroz murakkab savol. Bunga javob berish uchun bir qadam ortga qaytib, nima uchun diffuziya sodir boʻlishi haqidagi bilimlarimizni qayta esga olaylik. Diffuziyada molekulalar konsentratsiya yuqori muhitdan konsentratsiya past boʻlgan muhitga oʻtadi, ular muhitning tabiatini yaxshi bilgani uchun emas, balki shunga imkoniyat boʻlgani uchun shunday qilishadi. Agar modda gaz yoki suyuq holatda boʻlsa, uning molekulalari doimiy, tasodifiy harakatda boʻladi, yaʼni bir-birining atrofida betartib yoki sirpanib harakat qiladi. Agar A boʻlinmasida moddaning koʻp miqdordagi molekulalari mavjud boʻlsa va B boʻlinmasida bu modda molekulalari boʻlmasa, bu molekula tasodifiy B muhitdan A muhitga oʻtib ketmaydi, aslida bu mumkin emas. Aksincha, molekula A muhitdan B muhitga oʻtadi. Barcha molekulalarning A muhit boʻylab sizib yurganini va ularning B muhitga sakrab oʻtayotganini tasavvur qilishingiz mumkin. Shunday qilib, molekulalarning harakati A muhitdan B muhitga tomon amalga oshadi va bu konsentratsiya ikkala tomonda ham tenglashguncha davom etadi.

Osmos haqida gap ketganda, membrana orqali ikki qismga ajratilgan molekulalarni – bu gal suv molekulalarini – tasavvur qilishingiz mumkin. Agar idishda erigan modda molekulalari boʻlmasa, idishdagi suv molekulalari ikki qism oʻrtasida teng harakatda boʻladi. Lekin biz idishning bir qismiga eruvchi modda molekulalarini qoʻshadigan boʻlsak, u holda qoʻshni qismdagi suv molekulalari modda qoʻshilgan tomonga qarab harakatlana boshlaydi.

Nega bunday boʻlishi kerak? Bunga doir bir qancha turli xil tushuntirishlar mavjud. Eng yaxshi qoʻllab-quvvatlanadigan fikr quyidagicha: erigan modda molekulalari membranani taqillatadi va suv molekulalarini oʻziga chaqirib oladi hamda membranadan oʻtgan suv molekulalarining yana ortga qaytib ketish ehtimolini pasaytiradi.

Toʻliq mexanizmlardan qatʼi nazar, muhim jihat shundaki, erigan modda miqdori koʻp boʻlgan suv membrana boʻylab harakatlanishga kamroq moyil boʻladi. Natijada suv erigan modda konsentratsiyasi past muhitdan erigan modda konsentratsiyasi yuqori boʻlgan muhitga tomon harakatlanadi.

Ushbu jarayon yuqoridagi idish misolida koʻrsatilgan, unda erigan modda konsentratsiyasi tenglashguncha, suv chapdagi idishdan oʻng tomondagi idishga tomon harakatlanadi. Shuni esda tutingki, bu holatda ular teng miqdorda boʻlmaydi, chunki oʻng tomonda koʻtarilgan suv ustuni orqali oʻrnatilgan gidrostatik bosim osmotik harakatlantiruvchi kuchga qarshi turadi va teng konsentratsiyada harakatni toʻxtatadigan muvozanatni yaratadi.

Hujayralararo eritmaning osmos orqali suvni hujayra ichiga yoki tashqarisiga harakatlantirish qobiliyati uning tarangligi sifatida maʼlum. Eritmaning tarangligi uning osmolyarligi bilan bogʻliq boʻlib, u eritmada erigan barcha moddaning umumiy konsentratsiyasini tashkil etadi. Past osmolyarlikka ega boʻlgan eritmaning bir litr eritma miqdorida erigan modda zarralari kamroq boʻladi, yuqori osmolyarlikka ega boʻlgan eritmaning esa 1 litr eritma miqdorida eritma zarralari koʻproq boʻladi. Turli xil osmolyarlikka ega eritmalar faqat suvga yarimoʻtkazuvchan boʻlgan membrana orqali ajratilganida, suv osmolyarligi past boʻlgan muhitdan osmolyarligi yuqori muhitga tomon harakatlanadi.

Hujayra osmolyarligini hujayralararo suyuqlik osmolyarligi bilan solishtirish uchun quyidagi atamalar qoʻllanadi: gipotonik, izotonik va gipertonik.

Izoh: ushbu atamalar ishlatilganda, erigan moddalar membranani kesib oʻta olmaydigan holat nazarda tutiladi.

Gipotonik, gipertonik va izotonik nisbiy atamalar hisoblanadi. Yaʼni ular osmolyarligi jihatidan bir eritmani boshqasi bilan solishtirishni tavsiflaydi. Masalan, agar hujayra ichidagi suyuqlik hujayralararo suyuqlikka nisbatan yuqori osmolyarikka, yaʼni yuqori eritma konsentratsiyasiga ega boʻlsa, bunda hujayra ichki qismi hujayralararo suyuqlikka nisbatan gipertonik, hujayralararo suyuqlik esa hujayra ichidagi suyuqlikka nisbatan gipotonik boʻladi.

Agar hujayra gipertonik eritmaga joylashtirilsa, suv hujayradan chiqib ketadi va hujayra bujmayadi. Izotonik muhitda membrananing har ikki tomonida erituvchi va suvning nisbiy konsentratsiyasi tengdir. Unda suv harakati vujudga kelmaydi, shuning uchun hujayraning hajmida hech qanday oʻzgarish boʻlmaydi. Hujayra gipotonik muhitga joylashtirilganda, suv hujayraga kiradi va hujayra shishib ketadi.

Agar qizil qon tanachasini olsak, izotonik sharoitda ularda hech qanday oʻzgarish yuzaga kelmaydi va bizning tanamizda mavjud gomeostaz (barqarorlikni taʼminlash) sistemalari doimiy ravishda kerakli sharoitni taʼminlab turadi. Agar gipotonik eritmaga joylashtirilsa, qizil qon tanachasi shishib, yorilishi mumkin, gipertonik eritmada esa u bujmayadi, sitoplazmasi zichlashadi va tarkibiy qismlarining konsentratsiyasi ortadi, natijada hujayra nobud boʻlishi mumkin.

Aksincha, oʻsimlik hujayrasi uchun hujayralararo eritmaning gipotonik boʻlishi ideal hisoblanadi. Plazmatik membrana faqat qattiq hujayra devori chegarasigacha kengayishi mumkin, shuning uchun hujayra yorilib ketmaydi yoki lizisga uchramaydi. Darhaqiqat, oʻsimliklardagi sitoplazma hujayra muhitiga nisbatan biroz gipertonikdir va uning ichki bosimi – taranglik bosimi – maksimal darajaga yetguncha hujayraga suv kirishi mumkin.

Suv va erigan modda muvozanatini saqlash oʻsimlik uchun juda muhim hisoblanadi. Agar oʻsimlik vaqtida sugʻorilmasa, hujayralararo suyuqlik izotonik yoki gipertonikka aylanadi va suv oʻsimlik hujayralarini tark eta boshlaydi. Buning natijasida sizga soʻlish boʻlib koʻringan taranglik bosimi yoʻqoladi. Gipertonik sharoitda hujayra membranasi hujayra devoridan ajralib chiqib, plazmoliz deb nomlangan jarayon asosida sitoplazmani siqib qoʻyishi mumkin (pastda chap panel).

Taranglik barcha tirik mavjudotlar, xususan, qattiq hujayra devoriga ega boʻlmagan va gipertonik yoki gipotonik muhitda yashaydiganlar uchun tashvishlidir. Masalan, parametriya (quyida koʻrsatilgan) va protistlarga kiruvchi, hujayra devoriga ega boʻlmagan amyobalarda qisqaruvchi vakuola tuzilmalari boʻlishi mumkin. Qisqaruvchi vakuola hujayradagi ortiqcha suvni toʻplaydi va uni tashqariga chiqarib yuboradi, bu hujayraning gipotonik muhitdan suvni oʻziga shimib olishiga toʻsqinlik qiladi.