Osmosi

Definizione di osmosi

L'osmosi è il passaggio spontaneo di un solvente (che nei sistemi biologici di solito è l'acqua), dalla soluzione in cui i soluti sono più diluiti a quella in cui sono più concentrati; questo movimento - che avviene attraverso una membrana semipermeabile - continua fino al raggiungimento di una situazione di equilibrio, in cui entrambe le soluzioni guadagnano e mantengono la stessa concentrazione.


Esempio pratico

Osmosi

Per chiarire meglio il concetto di osmosi, immaginiamo di avere un recipiente diviso in due compartimenti di ugual volume (A e B) da una membrana semipermeabile (cioè permeabile soltanto al solvente - in questo caso l'acqua - e non al soluto). Nello scomparto A è presente una soluzione acquosa in cui è stato sciolto un cucchiaio di glucosio, mentre nella parte B abbiamo una soluzione acquosa di ugual volume in cui sono stati sciolti tre cucchiai di glucosio (è quindi più concentrata). Tale differenza crea un gradiente di concentrazione per il glucosio ai lati della membrana e, dal momento che questo zucchero non può attraversarla, l'equilibrio viene raggiunto con il passaggio di acqua dal compartimento A (in cui il glucosio è più diluito) verso lo scomparto B (in cui è più abbondante). Se preferite, si può anche dire che l'acqua passa per osmosi dalla soluzione in cui è più concentrata (A) a quella in cui lo è in misura inferiore (B).

In seguito a tale flusso, aumenta il livello di acqua in B e diminuisce in A, creando un certo dislivello tra i due. Tale fenomeno ha termine quando le due soluzioni raggiungono la medesima concentrazione, mantenendola poi costante.

Soluzioni ipotoniche, isotoniche ed ipertoniche

Prendendo due soluzioni a differente concentrazione molare (diverso numero di particelle in esse disciolte), si definisce ipotonica la soluzione a minore concentrazione molare ed ipertonica quella più concentrata. Due soluzioni sono invece isotoniche (o equimolari) quando hanno la medesima concentrazione.

Nell'esempio appena fatto la soluzione B è ipertonica (quindi contiene più soluti) rispetto all'altra (definita ipotonica); pertanto, in condizioni normali, il solvente si muove per osmosi dalla soluzione ipotonica a quella ipertonica. Abbiamo parlato di condizioni standard perché, giocando con le leggi della fisica, è possibile ribaltare il concetto stesso di osmosi e favorire il passaggio del solvente dalla concentrazione più diluita a quella più concentrata (osmosi inversa).

Pressione osmotica ed osmosi inversa

Per quanto espresso sinora, il flusso netto del solvente - generatosi per osmosi - continua fino a quando le due soluzioni hanno raggiunto la medesima concentrazione. Ebbene, questo movimento può essere contrastato, arrestato, o addirittura invertito, applicando una pressione al compartimento a maggiore concentrazione.


Pressione osmotica

Nell'esempio precedente è sufficiente porre un pistone nel compartimento B (che ricordiamo avere una concentrazione più alta), e spingerlo verso il basso con una certa forza, per favorire il passaggio di acqua verso A; si parla in questo caso di osmosi inversa.

La pressione osmotica è la pressione che si oppone esattamente al passaggio del solvente attraverso la membrana semipermeabile; di conseguenza è la pressione necessaria a contrastare l'osmosi.

Per quanto detto sinora, due soluzioni isotoniche vantano la stessa pressione osmotica; da sottolineare, quindi, che la pressione osmotica dipende esclusivamente dal numero di particelle presenti in soluzione e non dalla loro natura.

Osmosi e corpo umano

Le membrane plasmatiche che avvolgono le cellule del corpo umano, di fatto, sono delle membrane semipermeabili, che consentono il passaggio diretto, mediante osmosi, delle molecole di piccole dimensioni (come acqua e urea), ma non di quelle a maggior peso molecolare (come proteine, amminoacidi e zuccheri). Gli equilibri osmotici nei fluidi corporei sono quindi essenziali per garantire alle cellule un ambiente ottimale in cui vivere.

Se prendiamo una cellula come un globulo rosso e la immergiamo in una soluzione ipotonica, questa - per osmosi - subisce un rigonfiamento (dato dall'ingresso di acqua), che può addirittura farla esplodere. Al contrario, se immersa in una soluzione ipertonica la cellula subisce, a causa del passaggio di acqua verso l'esterno, una severa disidratazione che la fa raggrinzire. Fortunatamente, nell'organismo umano le cellule sono immerse in soluzioni isotoniche rispetto al loro ambiente interno, ed esistono vari sistemi per mantenere tali liquidi in equilibrio osmotico.

Pressione osmotica e conservazione degli alimenti

Pensiamo per un attimo ad una marmellata fatta in casa... lo zucchero viene aggiunto in abbondanza non solo per migliorarne il sapore, ma anche e soprattutto per aumentarne la conservabilità . Eppure, lo zucchero è elemento importante per la vita di molti microrganismi coinvolti nella degradazione del prodotto. Questo apparente controsenso viene smontato dal concetto stesso di osmosi. osmosi e alimentiSe applichiamo questa legge alla marmellata, infatti, essendo la sua pressione osmotica nettamente superiore, le cellule batteriche presenti nel vasetto perdono acqua per osmosi, raggrinzendosi e morendo (o perlomeno inattivandosi). L'uso di soluzioni ipertoniche, quindi, aumenta i tempi di conservazione degli alimenti, perché riduce la disponibilità di acqua per la vita e la proliferazione dei microrganismi. Le leggi dell'osmosi sono sfruttate anche nelle salamoie (in cui gli alimenti sono immersi in soluzioni ipertoniche dove il soluto è il comune sale da cucina). Altri esempi sono dati dai capperi (o dagli altri alimenti conservati sotto sale) e dai canditi. Così, nel caso vi foste chiesti come mai il sale vada aggiunto alle bistecche solo a cottura terminata, ora avete la risposta: la sua presenza sulla carne cruda favorisce l'uscita dei succhi intra ed extracellulari, riducendone l'appetibilità; allo stesso modo certe verdure, come le melanzane, vengono cosparse di sale e lasciate riposare per un paio d'ore, proprio per consentire all'osmosi di spurgare la loro acqua e liquidi amari.



Ultima modifica dell'articolo: 11/01/2016