L'osmosi

Definisci l'osmosi e indica quale proprietà deve avere una membrana perché si verifichi questo fenomeno.

Che cosa significa che una soluzione è ipotonica, isotonica o ipertonica rispetto a una cellula? Spiegalo indicando verso dove tende a muoversi l'acqua in ciascun caso.

Tre globuli rossi identici vengono immersi in tre soluzioni diverse (A, B e C) e dopo alcuni minuti presentano l'aspetto dello schema. Indica se la soluzione di ciascun recipiente era ipotonica, isotonica o ipertonica rispetto al globulo rosso, e giustifica la tua risposta.

Dei globuli rossi vengono immersi in acqua distillata. Spiega, applicando il concetto di osmosi, che cosa accadrà a queste cellule e perché.

Una cellula vegetale in un mezzo ipertonico subisce plasmolisi, mentre in un mezzo ipotonico diventa turgida ma non arriva a scoppiare, come invece farebbe una cellula animale. Spiega quale struttura della cellula vegetale lo impedisce e come agisce.

Si collocano eritrociti umani in tre provette: la provetta 1 contiene $\text{NaCl}$ al $0,9\,\%$ ($0,9\ \text{g/100\ mL}$); la provetta 2 contiene $\text{NaCl}$ al $0,2\,\%$; e la provetta 3 contiene una soluzione acquosa di urea $0,3\ \text{M}$ (la cui osmolarità iniziale è di circa $300\ \text{mOsm/L}$, equivalente a quella del citoplasma dell'eritrocita). Al microscopio si osserva che nella provetta 1 i globuli rossi conservano il loro volume, mentre sia nella provetta 2 sia nella provetta 3 subiscono rigonfiamento e lisi completa (emolisi). Giustifica il comportamento osmotico degli eritrociti nelle provette 1 e 2, e spiega l'apparente contraddizione della provetta 3 sapendo che la membrana è permeabile all'urea.

Anche i batteri subiscono gli effetti dell'osmosi. Usa questo fatto per spiegare perché la salatura e la zuccheratura sono metodi tradizionali efficaci per conservare gli alimenti.

Si analizza la risposta cellulare alla salinità in due specie vegetali: l'alofita Salicornia europaea e la glicofita Arabidopsis thaliana. Quando la concentrazione di $\text{NaCl}$ nel suolo aumenta fino a $300\ \text{mM}$, Arabidopsis subisce plasmolisi irreversibile e muore, mentre Salicornia mantiene la turgidità sequestrando attivamente gli ioni $\text{Na}^+$ nei suoi vacuoli e accumulando prolina e altri soluti compatibili nel citosol. Interpreta il problema osmotico che la salinità del suolo genera per le radici, giustifica in termini termodinamici come le due adattamenti di Salicornia le permettano di continuare ad assorbire acqua senza alterare la funzione dei suoi enzimi citoplasmatici e prevedi che cosa accadrebbe alla turgidità se si inibisse il trasporto attivo verso il vacuolo.

Nell'osmometro a U dello schema, una membrana semipermeabile perfetta (permeabile all'acqua e impermeabile ai soluti) separa due soluzioni acquose di glucosio 0,1 M e 0,5 M. All'inizio il livello del liquido è identico in entrambi i bracci.

1. a) Uno studente afferma che il flusso netto di acqua continuerà finché la concentrazione di glucosio nei due bracci non si eguaglierà esattamente a 0,3 M. Confuta in modo motivato la sua affermazione spiegando quale forza fisica arresta l'osmosi e perché all'equilibrio indicato da «?» sussiste una differenza di concentrazione tra i due lati.
2. b) Se in un nuovo allestimento si sostituisce la soluzione di glucosio 0,5 M del braccio destro con una di NaCl 0,5 M mantenendo il glucosio 0,1 M nel sinistro, prevedi giustificando se il dislivello finale raggiunto sarà maggiore, minore o uguale a quello dell'esperimento iniziale.