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L'acqua e l'organismo

La materia vivente, sebbene sia completamente circondata da materia non vivente con la quale ha un costante scambio di sostanze, differisce da quest'ultima per il tipo e per la quantità di elementi chimici che contiene. Senza questa differenza, i sistemi viventi non sarebbero certamente in grado di mantenere l'organizzazione e la struttura dalle quali dipende la loro esistenza.
In tutti i sistemi viventi dai procarioti ai più complessi eucarioti pluricellulari la regolazione degli scambi di sostanze fra organismo vivente e mondo non vivente si verifica a livello di ogni singola cellula e viene realizzata : attraverso la membrana cellulare.

È difondamentale importanza il controllo di questi scambi per 1) difendere l'integrità di ogni cellula, 2) mantenere nei limiti quelle condizioni di pH e di concentrazione di ioni che permettono alle attività metaboliche di avere luogo, e 3) coordinare le attività delle diverse cellule.

Mantenere costante l'ambiente interno della cellula e delle sue parti costituenti richiede che le membrane della cellula assolvano a due complesse funzioni: esse devono, contemporaneamente, tenere fuori alcune sostanze facendone entrare altre e, viceversa, trattenere dentro delle sostanze, facendone uscire altre.
Fra tutte le molecole che circondano la cellula e che sono contenute in essa, la più comune è quella dell'acqua.
Inoltre, molte altre molecole e ioni importanti per la vita della cellula sono disciolti in acqua.

 

MOVIMENTO DELL'ACQUA E DEI SOLUTI

 

Fatta eccezione per quando si trova sotto forma di ghiaccio, l'acqua è costantemente in movimento: attraversa i continenti in fiumi e torrenti, passa dal suolo all' atmosfera attraverso le piante, percorre il corpo umano grazie al sistema circolatorio, entra ed esce dalle cellule. Le molecole d'acqua, nel mondo vivente e in quello non vivente, si spostano da una zona a un' altra a causa della differenza di energia potenziale. L'energia potenziale è una forma di energia accumulata da un oggetto (o da una serie di oggetti, quali, per esempio, le molecole d'acqua) come conseguenza della sua posizione. L'energia potenziale dell'acqua è generalmente detta potenziale idrico e dipende da vari fattori. Nelle soluzioni il potenziale idrico è influenzato dalla concentrazione delle particelle disciolte (soluti). A mano a mano che aumenta la concentrazione delle particelle dei soluti (cioè il numero di particelle di soluto per unità di volume di soluzione), diminuisce la concentrazione delle molecole d'acqua (cioè il numero di molecole d'acqua per unità di volume di soluzione), e viceversa. In assenza di altri fattori (come la pressione) che agiscono sul potenziale idrico, le molecole d'acqua presenti nelle soluzioni si muovono da regioni a minore concentrazione dei soluti (cioè di maggiore potenziale idrico) a regioni a maggiore concentrazione di soluti (e minore potenziale idrico). Questo fatto è di estrema importanza per i sistemi viventi. Al movimento dell' acqua e dei soluti è interessato il meccanismo della diffusione, la quale gioca un importante ruolo nel movimento di molte molecole e ioni verso, fuori e attraverso le cellule. Un caso particolare di diffusione, quella dell' acqua attraverso una particolare membrana che separa soluzioni di concentrazione differente, è detto osmosi.

 

Diffusione

 

La diffusione è un fenomeno familiare. Se spargiamo alcune gocce di profumo in un angolo di una stanza, l'odore diffonderà dappertutto anche in assenza di correnti d'aria. Se versiamo alcune gocce di colorante in un punto qualsiasi di un recipiente di vetro pieno d'acqua, le molecole del colorante si distribuiranno lentamente in tutto il recipiente. Il processo può impiegare un giorno o più, a seconda della grandezza del recipiente, della temperatura e delle dimensioni relative delle molecole. Perché le molecole del colorante si distribuiscono nel recipiente? Continua

     

Cellule e diffusione

 

Acqua, ossigeno, biossido di carbonio e poche altre molecole semplici diffondono liberamente attraverso le membrane cellulari. Il biossido di carbonio e l'ossigeno, che sono entrambe molecole non polari, sono solubili nei lipidi e attraversano facilmente il doppio strato lipidico della membrana. Continua

     

Osmosi: un tipo particolare di diffusione

 

Una membrana che permette il passaggio di alcune sostanze, mentre impedisce il passaggio di altre è detta selettivamente permeabile. Il movimento di molecole d'acqua attraverso una membrana di questo tipo è un caso speciale di diffusione che viene detto osmosi. Continua

     

Osmosi e organismi viventi

 

Il movimento osmotico dell'acqua attraverso una membrana cellulare selettivamente permeabile pone ai sistemi viventi alcuni problemi cruciali. Questi problemi variano a seconda che la cellula, o l'organismo, sia ipotonica, isotonica o ipertonica rispetto all' ambiente che la circonda. Continua

     

Turgore

 

Le cellule vegetali sono di solito ipertoniche rispetto all' ambiente che le circonda, perciò l'acqua tende a diffondere al loro interno. Questo spostamento d'acqua verso l'interno della cellula crea una pressione interna contro la parete cellulare che, nelle cellule giovani, fa espandere la parete e allungare la cellula. Continua

     

 


 
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