تعد النباتات من الكائنات حقيقية النواة، مما يعني أن خلاياها تحتوي على نواة، وتتكون من عدة أنسجة تحتوي على العديد من الخلايا، وتنتج الغذاء من خلال عملية التمثيل الضوئي، ومن الخصائص الأخرى للنباتات أنها لا تتحرك على الرغم من أن لها فروعاً ، بل تنمو في اتجاه معين، كما تطفو بعض النباتات البحرية على الماء، وهي لا تتحرك بمحض إرادتها، وبالرغم من أنها لا تمتلك جهاز عصبي، ولا جهاز إفراز، فإنها تستجيب للمنبهات الأساسية، وتخرج فضلاتها عن طريق إطلاقها إلى الغلاف الجوي.
الخاصية الإسموزية
تعرف باسم التناضح، وهو المرور، أو الانتشار للماء، أو المذيبات الأخرى عبر غشاء شبه نافذ، أي إنه غشاء يمنع مرور المواد الذائبة، وقد أجريت دراسات قليلة الدقة للأغشية المتسربة، والمواد المتسربة مثل : المثانة الحيوانية، والمرور من خلالها في اتجاهين متعاكسين من الماء.
تحدث عندما يتم فصل محلولين بتركيزين مختلفين بواسطة غشاء شبه نافذ، إذ إن جزيئات الماء تنتقل من المنطقة ذات التركيز المنخفض؛ أي التي تكون فيها نسبة المواد الذائبة قليلة، ونسبة الماء مرتفعة، نحو المنطقة ذات التركيز العالي؛ أي التي تكون فيها نسبة المواد الذائبة عالية، ونسبة الماء منخفضة، وذلك لمعادلة تركيزها على جانبي الغشاء، أو وصولها لحالة التوازن.
الخصائص الأساسية للتناضح أو الخاصية الإسموزية
تتطلب وجود غشاء شبه نافذ.
تعد عملية بطيئة وعفوية.
تحدث في وسط سائل.
تسمى بالانتشار السلبي، أو النقل السلبي لأنها لا تتطلب أي استهلاك للطاقة.
تحدث حركة المياه من منطقة ذات تركيز مائي مرتفع إلى منطقة ذات تركيز مائي منخفض.
أنواع الخاصية الإسموزية
لهذه الخاصية نوعان :
الانصمام الداخلي : تحدث عندما يتم وضع خلية ما في محلول منخفض التركيز، فستتحرك جزيئات المذيب إلى داخل الخلية، وتصبح الخلية منتفخة، أو تتعرض للانحلال.
الانكسار : يحدث عندما يتم وضع مادة في محلول مرتفع التركيز، فستتحرك جزيئات المذيب خارج الخلية، وتصبح الخلية مترهلة، أو قد تتحلل البلازما.
خاصية الانتشار
تعني انتشار الجزيئات لشغل مساحة متاحة، وتميل الغازات، والجزيئات الموجودة في السائل إلى الانتشار من البيئة الأكثر تركيزًا إلى البيئة الأقل تركيزاً ، ويعرف بالنقل السلبي؛ لانتشار المواد عبر الغشاء دون الحاجة إلى إنفاق طاقة خلوية، كما يتأثر معدل انتشار المواد المختلفة بنفاذية الغشاء، فعلى سبيل المثال ينتشر الماء بحُرية عبر أغشية الخلايا، ولكن الجزيئات الأخرى لا تستطيع ذلك بل تحتاج إلى عملية نقل أخرى تسمى بالانتشار المسهل.
تتحرك الجزيئات باستمرار، وبطريقة عشوائية اعتمادًا على معدل كتلتها، وبيئتها، وكمية الطاقة الحرارية التي تمتلكها، والتي تعد بدورها دالة لدرجة الحرارة إذ تفسر هذه الحركة انتشار الجزيئات عبر أي وسط يتم وضعها فيه، فتميل المادة إلى الانتقال إلى أي مساحة متاحة لها حتى يتم توزيعها بالتساوي في جميع أنحائها.
بعد أن تنتشر مادة ما تماماً عبر فراغ يزيل تدرج تركيزها، وستستمر الجزيئات في التحرك في الفراغ، لكن لن توجد حركة صافية لعدد الجزيئات من منطقة إلى أخرى، ويُعرف هذا النقص بتدرج التركيز الذي لا توجد فيه حركة صافية لمادة ما بالتوازن الديناميكي.
الفرق بين خاصية الانتشار والخاصية الأسموزية
الأداء
خاصية الانتشار : تكون عملية الانتشار للجسيمات، وتكون آلية انتقال هذه الجسيمات من منطقة تركيز عالي إلى منطقة تركيز أقل.
الخاصية الإسموزية: تكون عملية توزيع الماء عبر أغشية شبه منفذة؛ لتخفيف التركيزات الأعلى من الجزيئات.
تعد الخاصية الإسموزية شكلًا من أشكال الانتشار، ويمكن للانتشار أن يحدث في المناطق التي لا تحتوي على غشاء شبه منفذ.
تنظم الخاصية الإسموزية كمية المياه للخلايا الحيوانية والنباتية، وتسهم أيضًا في المحافظة على رطوبتها، كما أنها تساعد على نقل العناصر الغذائية الأخرى داخل الخلايا، أو خارجها عن طريق النقل على جزيئات الماء.
يقوم الانتشار على نشر المواد بالتساوي عبر التركيزات، ويعزز حالة الإنتروبيا، وذلك بمعادلة توزيع الجسيمات.
العوامل المؤثرة
خاصية الانتشار :
مدى تدرج التركيز: تزداد سرعة الانتشار بزيادة فرق التركيز، وتقل كلما اقترب توزيع المادة من التوازن.
كتلة الجزيئات: تتحرك الجزيئات الأثقل ببطء، فبتالي يكون انتشارها بشكل أبطأ، والعكس صحيح بالنسبة للجزيئات الأخف.
درجة الحرارة: تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى زيادة الطاقة للجزيئات، وبالتالي تزيد من حركتها مما يزيد من معدل الانتشار، بينما تعمل درجات الحرارة المنخفضة على تقليل الطاقة للجزيئات، وبالتالي تقلل من معدل انتشارها.
كثافة المذيب: ينخفض معدل الانتشار بزيادة كثافة المذيب إذ تتباطأ حركة الجزيئات؛ لأنها تواجه صعوبة أكبر في المرور عبر الوسط الأكثر كثافة بينما يزداد الانتشار إذا كان الوسط أقل كثافة.
الخاصية الإسموزية :
الضغط.
درجة حرارة.
مساحة السطح.
إمكانات المياه.
تدرج التركيز.
نوع المادة
خاصية الانتشار: يمكن لأي نوع من المواد أن ينتقل من منطقة تركيز أعلى إلى تركيز أقل.
الخاصية الإسموزية: فقط الماء، أو مذيب آخر يمكن أن ينتقل من منطقة ذات تركيز أعلى إلى تركيز أقل.
غشاء نصف نافذ
خاصية الانتشار: لا يحتاج إلى غشاء شبه منفذ.
الخاصية الإسموزية: يتطلب غشاء شبه منفذ.
مكان الانتقال
فيما يأتي الفرق بين الخاصيتين :
خاصية الانتشار: يحدث في أي مادة صلبة متوسطة، أو سائلة، أو غازية.
الخاصية الإسموزية: يحدث فقط في وسط سائل.
التركيز
خاصية الانتشار: يتساوى تركيز المادة لملء الفراغ المتاح.
الخاصية الإسموزية: لا يصبح تركيز المذيب متساويًا على جانبي الغشاء.
الاعتمادية
خاصية الانتشار : لا تعتمد على إمكانية المواد الذائبة، أو المياه، أو إمكانية الضغط، بل تعتمد بشكل أساسي على وجود جسيمات أخرى.
الخاصية الإسموزية: تعتمد على إمكانية المذاب، إذ إنها تعتمد بشكل أساسي على عدد الجزيئات الذائبة في المذيب.
الضغط الهيدروستاتيكي وضغط الانتفاخ “التورجر”
خاصية الانتشار: لا ينطبق هذان الضغطان على الانتشار.
الخاصية الاسموزية: هذان الضغطان يعارضان هذه الخاصية.
أمثلة وتطبيقات على الخاصيتيين
أمثلة على الخاصية الإسموزية
لأن الماء هو مصدر الحياة الرئيس، فإن الخاصية الإسموزية تؤثر على جميع الكائنات الحية، إذ إنها تضمن أن الخلايا لديها ما يكفي من الماء، وأن الكائنات الحية لا تعاني من الجفاف، ويمكن أن يؤثر الملح على هذه الخاصية أيضًا، إذ إن جزيئات الماء تتحرك نحو الملح لمعادلة الماء، مجموعة من الأمثلة على الخاصية الإسموزية :
امتصاص جذور النباتات للماء من التركيز الأعلى في التربة المحيطة.
زيادة تركيز الملح في الطعام تؤدي إلى العطش.
إخراج النفايات الخلوية من الخلية عبر جزيئات الماء.
الإفراط في ري النبتات مما يؤدي إلى قتلها، فتصبح الخلايا النباتية منتفخة جدًا.
تجفيف النباتات مما يؤدي إلى قتلها، فتنتقل المياه من الخلايا النباتية إلى التربة الجافة.
موت أسماك المياه المالحة بعد انتقالها إلى المياه العذبة، والعكس صحيح.
تجعد الأصابع بعد أن تمتص خلايا الجلد ماء الاستحمام، وتتوسع.
إزالة السموم من إمدادات الدم كما في جهاز غسيل الكلى.
ذبول القواقع والبزاقات عند لمس الملح لغشائها شبه النافذ مما يسبب تحرك الماء من خلاياها نحو الملح.
وضع العدسات اللاصقة بمحلول ملحي للحفاظ على رطوبتها، ونعومتها.
من غير الخاصية الإسموزية لن تستمر الحياة على الأرض، لكن التكنولوجيا كانت قادرة على المحاكاة بطرق مهمة من خلال تحلية المياه بواسطة الخاصية الإسموزية العكسية، أي عكس الضغط الأسموزي لإزالة الملح من الماء، لتزويد السكان الذين ليس لديهم إمدادات مياه كبيرة بالمياه.
أمثلة على خاصية الانتشار
انتشار الجلوكوز في أنسجة الجسم بعد الهضم.
انتشار الماء والمواد المغذية في الدم بواسطة الكلى.
انتشار الأكسجين الناتج عن التنفس إلى الدم غير المؤكسد.
انتشار ثاني أكسيد الكربون من الخلايا.
انتشار الطاقة من ضوء الشمس في جميع أنحاء النبات أثناء عملية التمثيل الضوئي.
انتشار اليوريا من الكبد إلى مجرى الدم.
أوجه التشابه بين خاصية الانتشار والخاصية الأسموزية
تعمل كل من التناضح والانتشار على معادلة التراكيز لمحلولين.
يعد كل من الانتشار والتناضح عمليتي نقل سلبي أي إنهما لا تحتاجان لوجود طاقة.
كلاهما عملياتان تلقائيتان إذ إن الانتشار يعتمد على الحركة العشوائية للجسيمات، أو الجزيئات، ومع ارتفاع درجة الحرارة تزداد الحركة العشوائية للجزيئات أما بالنسبة للخاصية الإسموزية، فإن الماء يتحرك بحرية عبر الغشاء من منطقة ذات تركيز منخفض الذائبة، أو محلول ناقص التوتر إلى منطقة ذات تركيز عالي الذائبة، أو محلول مفرط التوتر.