Comprendere la semipermeabilità e l'osmosi nelle membrane cellulari

Tipi di barriera

Generalmente una barriera può essere di due tipi: permeabile, se lascia passare le molecole, rallentandole semplicemente, o impermeabile, se impedisce del tutto la diffusione.
Ovviamente la membrana cellulare non può essere nessuna di queste due, perché se fosse permeabile le molecole concentrate al suo interno uscirebbero, ma se fosse impermeabile la materia prima e il nutrimento per la cellula non potrebbe entrare. In realtà c’è una terza opzione: la semipermeabilità. Un membrana semipermeabile è una membrana che lascia passare il solvente ma non il soluto, l’acqua quindi si muoverebbe molto bene al suo interno, ma non le altre particelle. Vediamo un esempio:

Esempio di diffusione

Considero due soluzioni, una diluita e una concentrata, separate da una membrana permeabile. Il solvente rimane fermo dov’è mentre il soluto si sposta dalla soluzione concentrata a quella diluita fino a raggiungere l’equilibrio, la stessa concentrazione di qua e di là. Attenzione: ovviamente non è che le molecole sanno dove devono andare, il loro moto è casuale e ce ne sono alcune che si spostano anche al contrario. Semplicemente finché da una parte sono più abbondanti esse continueranno a muoversi e ci sarà più probabilità che da A si passi a B.

Considero due soluzioni, una diluita e una concentrata, separate da una membrana semipermeabile. Abbiamo detto che il soluto non passa, ma il solvente sì. In particolare esso si sposta da dove è più concentrato a dove è meno concentrato. Infatti se c’è più soluto (soluzione concentrata) vuol dire che c’è meno solvente. Esso quindi si sposta da destra a sinistra, fino a quando le due concentrazioni non si eguagliano: dove c’è più soluto c’è anche più solvente, dove c’è meno soluto c’è meno solvente. In realtà le due concentrazioni si avvicinano, ma non saranno mai proprio uguali.

Processo di osmosi

Il processo di diffusione del solvente dalla soluzione concentrata a quella diluita attraverso la membrana semipermeabile è detto osmosi.

Possiamo dimostrare che gli E.V. sono soggetti a processi osmotici, per esempio se metto dei fiori in un vaso con l’acqua essi la assorbono attraverso l’osmosi. Posso anche dire che se prendo una cellula e la metto in un bicchiere di acqua distillata essa scoppia, perché la cellula è molto concentrata, mentre l’acqua è molto diluita, non ha soluto. La cellula quindi tende ad assorbire per osmosi talmente tanta acqua che dopo un po’ esplode.

Selettività della membrana

Attenzione: ovviamente però la membrana cellulare non può essere neanche interamente semipermeabile, perché se no la materia prima non entrerebbe. In effetti essa non è né p., né imp. , né semip. ma tutte e tre insieme. È permeabile per alcune sostanze, semipermeabile per altre e impermeabile per altre ancora. Si dice che è “selettivamente permabile”. È come una dogana, che alcune macchine le fa passare senza controlli, ad altre fa un controllo dettagliato, e altre le rimanda indietro. Un altro esempio è la finestra: lascia entrare la luce, ma non l’aria.