광학 - 개념, 유형, 중요성 및 예

삼투가 무엇인지, 그리고 존재하는 유형에 대해 설명합니다. 또한 이것이 왜 중요한지, 생물학적 확산이 무엇인지, 삼투의 예도 설명합니다.

삼투 현상은 1877년 독일의 빌헬름 페퍼(Wilhelm Pfeffer)에 의해 발견되었습니다.

삼투란 무엇입니까?

삼투 또는 삼투는 에너지 소비를 발생시키지 않고 밀도가 낮은 매체에서 밀도 가 높은 매체로 반투막을 통해 물질을 교환하는 물리적 현상 입니다 . 이는 수동적인 현상이지만 생명체 의 세포 대사 에 필수적입니다 .

삼투 역학은 막으로 분리된 용액 의 두 부분 사이의 농도 균형을 추구하여 용매를 한쪽에서 다른 쪽으로 전달하여 가장 높은 농도의 끝 부분을 희석시킵니다. 이로 인해 삼투압이라고 알려진 압력 변화가 발생합니다 . 이는 세포막 내부에서 외부보다 농도가 높거나 같거나 낮을 수 있는 세포막에서 발생하며 , 에너지 비용 없이 물의 출입 , 즉 삼투압 조절을 허용합니다.

삼투현상은 1877년 독일인 빌헬름 페퍼(Wilhelm Pfeffer)의 식물 생리학 연구에서 발견되었습니다 . 그러나 이 주제에 대한 유사한 연구가 이미 존재했으며 이 용어는 1854년(영국인 토마스 그레이엄(Thomas Graham)에 의해 만들어졌습니다).

참조: 해산

삼투의 종류

역삼투는 용질 농도가 가장 높은 지점에서 가장 낮은 지점으로 진행됩니다.

삼투에는 직접 및 역삼투의 두 가지 형태가 있습니다.

• 직접 삼투. 이는 생명체의 세포에서 발생하는 것으로, 물이 원형질막을 통해 들어오고 나가는 현상으로 고장성 매체(용질의 농도가 막대함) 또는 저장성(최소 농도)의 경우에도 환경과 균형을 이룰 수 있습니다. 용질)은 각각 세포 축적으로 인해 탈수 또는 폭발을 일으킬 수 있습니다.

• 역삼투. 이는 동일한 메커니즘이지만 반대 방향으로, 가장 높은 농도 지점에서 가장 낮은 용질 농도 지점으로 물이나 용매의 흐름을 허용하며, 이는 정제 또는 용질 유지 목적에 이상적입니다. 이것이 일어나기 위해서는 자연적인 삼투압을 극복하는 압력이 가해져야 합니다(즉, 에너지 비용이 필요함).

삼투의 중요성

삼투는 에너지 소비를 수반하지 않는 세포 내부와 외부 사이의 물질 수송 형태 , 즉 ATP를 소비하지 않고 수동적으로 생산되기 때문에 세포 대사에 필수적입니다 . 이 원리는 또한 생명 의 기원을 설명하는 데 기본이 되며 , 최초의 세포 생명체 형태에는 아직 활발한 대사 메커니즘이 존재하지 않는다는 점을 감안할 때입니다.

반면, 삼투의 원리는 일상적인 상황에서 재현될 수 있으며, 예를 들어 촉매 제조 또는 산업 냉동 공정 촉진과 같은 기타 실제 절차 중에서 물 여과(역삼투)를 허용합니다 .

생물학적 확산

생물학적 확산에서 분자는 원형질막을 통해 들어가고 나옵니다.

단순 확산은 입자가 반투막을 통해 한 매체(예: 세포 내부)에서 다른 매체 (예: 세포외 환경)로 이동한다는 관점에서 삼투와 유사한 과정으로 알려져 있습니다. 농도가 가장 높은 배지부터 농도가 가장 낮은 배지까지(즉, 농도 구배를 따릅니다). 이는 추가 에너지 소비 없이 수동적으로 수행됩니다.

이에 따르면 생물학적 확산은 농도 구배에 따라 원형질막을 통해 분자가 들어가거나 나갈 수 있도록 세포에서 일어나는 일입니다 . 따라서 예를 들어 산소는 혈액으로 들어가 적혈구로 들어가고, 그곳에서 헤모글로빈이 산소를 포획하여 운반할 수 있습니다. 이 단 하나의 예는 생명에 있어서 이러한 메커니즘의 중요성을 나타냅니다.

삼투의 예

삼투의 몇 가지 간단한 예는 다음과 같습니다.

• 물의 정화. 물 속의 불순물을 제거하려면 역삼투압 원리를 적용해 반투막을 통해 물에 녹아 있는 내용물을 분리할 수 있다.

• 계란의 수분 공급. 달걀 껍질은 삼투막 역할을 하여 물이 내부로 들어가도록(더 농축됨) 삶은 달걀을 껍질을 깨지 않고 담글 수 있습니다.

• 세포 삼투. 과정에서 ATP를 소비하지 않고 세포질 과 환경 사이의 물질 교환(들어가거나 나가는)을 허용하는 세포 수송 메커니즘의 일부입니다 .