Biolog.pl

dlaczego sód i potas zwiększają uwodnienie cytoplazmy?

Bo zwiekszają potencjał osmotyczny, który powoduje zasysanie wody do roztworu o wyższym potencjale aby go rozcieńczyć.

To jak to jest w takim razie z wapniem i magnezem ? Teoretycznie dostając się do komórki również zwiększają jej potencjał osmotyczny, a jednak są to pierwiastki, które zwiększają lepkość cytoplazmy (zmniejszają jej uwodnienie).

Wapń i magnez maja wieksze średnice i wiekszy ładunek (2+) co powoduje ze woda i inne substancje polarne bardziej się do nich przylepiają.

Dzięki !

Niestety w udzielonych odpowiedziach jest kilka błędów. Niektóre są rażące.

Przede wszystkim promień kationowy magnezu jest mniejszy, a nie większy, od promienia kationowego sodu, a promień kationowy wapnia jest mniejszy, a nie większy, od promienia kationowego potasu. Jest to wiedza elementarna, niezbędna do poprawnego rozwiązania zadań maturalnych.

Poza tym „przylepianie” wody do kationów nie ma akurat kompletnie nic do rzeczy. Już prędzej „przylepianie” białek, ale to objaśnienie na bardzo niskim stopniu dokładności.

Jak więc jest naprawdę? Wersja skrócona jest taka, że kationy dwudodatnie powodują łączenie się białek w rodzaj sieci, zwane koagulacją. Inaczej mówiąc, jony dwudodatnie sprawiają, że białko przechodzi ze stanu zolu w stan żelu, co objawia się zwiększeniem gęstości i lepkości cytoplazmy. Jony jednododatnie nie tylko nie mają takich właściwości, ale wręcz powodują rozrywanie owej sieci, umożliwiają wchodzenie cząsteczek wody między cząsteczki białka, co objawia się jako peptyzacja, czyli przejście żelu w zol.

Wersja pełniejsza wymaga wiedzy o wędrówkach jonów (niezbędnej do matury z biologii.). Kationy Na+ i aniony Cl– są aktywnie usuwane z komórki, natomiast kationy K+ są do niej wciągane z otoczenia. Taki stan rzeczy powodowałby jednak nierównowagę ładunku w komórce (usuwane są aniony, a nie są żadne inne pochłaniane na ich miejsce). Rezultat jest taki, że to białka cytoplazmy ulegają dysocjacji i występują w postaci anionów białczanowych. Jako takie stają się podatne na oddziaływanie kationów (głównie potasu, w mniejszym stopniu sodu, który pozostał w komórce, i oczywiście także magnezu i wapnia).

Kationy dwudodatnie mają zdolność przyłączania się do różnych cząsteczek białczanu. Powoduje to właśnie tworzenie sieci. Przyciągane przez dwudodatnie kationy cząsteczki białek uniemożliwiają wnikanie cząsteczek wody pomiędzy nie, i w efekcie obserwujemy przejście z zolu w żel. Natomiast kationy jednododatnie przyłączają się do pojedynczych cząstek białka. Nie ma to żadnego wpływu na wodę, która może swobodnie wnikać między białka, i dlatego układ utrzymuje się w stanie zolu. Mało to, dodanie kationów jednododatnich do żelu powoduje jego peptyzację, bo umożliwia wnikanie cząsteczek wody między białka połączone w koagulat (sieć).

Nieco krócej: aby zrozumieć mechanizm funkcjonowania kationów, nie można zapominać, że białka też podlegają jonizacji. W warunkach cytoplazmy powstają aniony białczanowe. Kationy potasu (i sodu, którego pozostaje mało w komórce, ale jest) jakby neutralizują te aniony i na tym się sprawa kończy, cytoplazma jest wówczas rzadka i mało lepka, bo zawiera dużo wody. Natomiast kationy magnezu i wapnia są dwuwartościowe, więc przyciągają nie tylko siebie do białek, ale też białka do siebie (dwa ładunki dodatnie działają jak dwie ręce przyciągające cząsteczki). W rezultacie cytoplazma się zagęszcza i staje bardziej lepka. Oczywiście koagulacja nie jest zupełna! Cytoplazma nie ma przecież postaci ściętej galarety. Jest tylko nieco bliższa temu stanowi po dodaniu kationów dwudodatnich.

Wikipedia podaje, że działanie kationów dwudodatnich jako koagulatorów jest ok. 80 razy silniejsze niż działanie kationów jednododatnich. Może niektórym wystarczy takie uproszczone objaśnienie. Powyżej starałem się objaśnić mechanizm na poziomie cząsteczek i ładunków elektrycznych.

Bardzo ciekawe informacje. Nigdy o tym nie słyszałem.