9. SINIF BİYOLOJİ · ÜNİTE 25 · DİFÜZYON VE OZMOZ

Kolonya ve parfüm kokusunun odanın her tarafında hissedilmesi, sıcak suda tek kullanımlık poşet çayın bardağın tamamına yayılması, bir bardak suya damlatılan boyanın tüm suyu renklendirmesi ve ateş yakıldığında dumanının atmosfere yayılması maddelerin yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru hareketine günlük yaşamdan verilebilecek örneklerdir.

Dördünün de ortak yanı: hiçbirinde bir pompa, bir fan ya da bir karıştırıcı yok. Tanecikler kendi ısıl hareketleriyle rastgele savrulur; kalabalık bölgeden seyrek bölgeye geçen tanecik sayısı, tersinden geçenden fazla olduğu için net bir yayılma görülür.

“Bir kahve dükkânının önünden geçerken kahve kokusu hemen algılanır. Bunun sebebi ne olabilir?” — Kavrulan kahvenin uçucu molekülleri dükkânın içinde çok yoğundur; kapı açıldığında sokağa doğru yayılırlar. Gaz ortamında difüzyon.

“Bitkiler sulandığında yaprakları neden daha canlı görünür?” — Toprak suyu, kök hücrelerine göre hipotoniktir; hücreler su alır, turgor basıncı artar ve yapraklar dikleşir.

“Denizde uzun süre kaldığınızda deriniz neden buruşur?” — Buruşma özellikle parmak uçlarında ve avuç içinde görülür; oralarda üst derinin ölü hücre tabakası kalındır ve suyla uzun temasta yapısı değişir. Bu ünitede önemli olan alışkanlık şu: soruyu görünce hemen “hangi taraf daha yoğun?” diye sor.

Örnekteki bir ayrıntı gözden kaçmasın: “sıcak suda” poşet çay. Soğuk suda da yayılır, ama çok daha yavaş. Difüzyon hızını belirleyen beş etken şunlardır:

Sıcaklık artarsa → hızlanır (tanecikler daha hızlı savrulur).
Yoğunluk farkı artarsa → hızlanır (itici fark büyür).
Molekül kütlesi büyürse → yavaşlar (ağır tanecik yavaş hareket eder).
Gidilecek yol uzarsa → yavaşlar.
Geçiş yüzeyinin alanı büyürse → hızlanır (aynı anda daha çok tanecik geçer).

Son madde hücrenin neden küçük kaldığını da açıklar: hücre büyüdükçe hacmi, yüzeyinden daha hızlı artar ve zar içeriyi besleyemez hâle gelir.

İki kaydırak var: sıcaklık ve yoğunluk farkı. Kutunun içindeki tanecikler ikisine göre yayılır; alttaki çubuk “bir dakikada karşı tarafa geçen tanecik” sayısını temsil eder.

Difüzyon: moleküllerin yoğun bulundukları ortamdan az bulundukları ortama enerji harcamaksızın geçişi. Sıvı ve gaz ortamlarda kendiliğinden gerçekleşir, canlı ortam şart değildir.

Ozmoz: çözücünün yarı geçirgen bir zardan, çözünen madde miktarı az olan bölgeden çok olan bölgeye hareketi. Biyolojik tanımı: suyun seçici geçirgen zardan difüzyonudur.

İki tanım da 24. ünitenin konusuydu; bu ünitede onları kullanacağız. Bundan sonrası tahmin işidir.

Bir hücreyi bir çözeltiye koyduğunda yapman gereken tek şey, dış ortamın çözünmüş madde yoğunluğunu hücrenin sitoplazmasınınkiyle karşılaştırmaktır:

Dış ortam daha yoğunsa → dış ortam hipertoniktir → su hücreden çıkar → plazmoliz, hücre büzüşür.
Dış ortam daha seyreltikse → dış ortam hipotoniktir → su hücreye girer → hücre şişer (turgor); plazmolize uğramış bir hücre eski hâline dönerse buna deplazmoliz denir.
İkisi eşitse → ortam izotoniktir → net su geçişi olmaz.

“Net” sözcüğü izotonik ortamda da geçerlidir: su molekülleri durmaz, iki yöne de geçmeye devam eder — ama eşit sayıda geçtiği için hücrenin hacmi değişmez.

“Bu çözelti hipertoniktir” cümlesi tek başına anlamsızdır. Tanım zaten şöyle: “çözünmüş madde yoğunluğu hücre sitoplazması yoğunluğundan fazla olan çözeltilere hipertonik çözelti denir.” Yani neye göre sorusu tanımın içindedir.

Aynı çözelti bir hücreye göre hipertonik, başka bir hücreye göre hipotonik olabilir. Birazdan göreceğin üç hunili düzenekte %5’lik çözelti tam bunu yapar: %2’ye göre hiper, %20’ye göre hipotonik.

Düğmelerle dış ortamı seç. Zar şeması suyun hangi yöne aktığını gösterir; üstteki ve alttaki etiketler hangi tarafın daha yoğun olduğunu yazar.

Her satırda doğru sütunu işaretle. Bir satırda yalnız bir kutu doğrudur.

Salataya tuz döküldüğünde sebzelerin yüzeyinde tuzlu bir yapı oluşur. Tuz hipertonik bir ortam oluşturur. Bu nedenle su, hipotonik ortamdan (hücre içinden) hipertonik ortama (hücre dışına) doğru ozmoz yoluyla hareket eder. Su kaybı nedeniyle salata sulanmaya başlar. Bu süreçte difüzyon olayı da etkilidir. Tuz molekülleri, yüksek konsantrasyonlu bölgeden (salataya dökülen tuzun bulunduğu bölge) düşük konsantrasyonlu bölgeye (sebzelerin iç kısmı) doğru hareket eder. Bu hareketle tuz, sebzelerin yüzeyine ve iç kısımlarına yayılır. Salataya tuz eklenmesiyle gerçekleşen kimyasal ve fiziksel değişikliklerin nedeni, suyun ve küçük moleküllerin hareketidir.

Bu paragrafın değeri şurada: aynı kapta iki hareket ters yönde ilerliyor. Su dışarı (ozmoz), tuz içeri (difüzyon). Çelişki yok — her madde kendi yoğunluğunun çok olduğu yerden az olduğu yere gidiyor.

Kaydırak zamanı ilerletir. Turuncu tanecikler tuz, mavi tanecikler su. Sağdaki ölçüt çubukları sebze hücresinin su oranını ve kabın dibinde biriken suyu gösterir.

İçinde %5’lik şeker çözeltisi bulunan üç beher verilmiştir. Her beherin içerisine üç özdeş huni, ters yerleştirilmiştir. Hunilerin içine farklı yoğunlukta şeker içeren eş hacimde çözeltiler koyulmuştur. Beher ve huni içindeki şeker çözeltileri birbirlerinden seçici geçirgen bir zar ile ayrılmıştır.

Hunilerin içindeki çözeltiler: A → %2, B → %20, C → %50. Beherlerin hepsi %5.

Düzenek özellikle böyle kurulmuş: üç huninin hacmi eşit, zarı aynı, beheri aynı. Değişen tek şey huni içindeki derişimdir — yani bu deneyde bağımsız değişken huninin şeker derişimi, bağımlı değişken huninin içindeki sıvı yüksekliğidir.

Düğmelerle huniyi seç, kaydırakla zamanı ilerlet. Şema suyun hangi yöne geçtiğini ve sıvı yüksekliğinin nasıl değiştiğini gösterir. Önce kendin tahmin et, sonra kaydırağı çek.

A hunisi (%2 · beher %5): huninin içi behere göre hipotoniktir. Su, huniden behere geçer → huninin sıvı yüksekliği DÜŞER.

B hunisi (%20 · beher %5): huninin içi behere göre hipertoniktir. Su, beherden huniye geçer → sıvı yüksekliği YÜKSELİR.

C hunisi (%50 · beher %5): yine hipertonik, üstelik derişim farkı çok daha büyük. Su daha güçlü çekilir → sıvı yüksekliği EN ÇOK BURADA yükselir.

Neden C, B’den daha fazla yükselir? Çünkü çözeltinin su alma isteği (ozmotik potansiyel) çözünmüş madde arttıkça büyür ve emiş gücü ozmotik basınca eşittir. %50’lik çözeltinin emiş gücü %20’likten yüksektir.

“Şeker de difüzyonla behere geçmez mi?” Zar seçici geçirgendir: suyun geçişine izin verir, çözünmüş büyük moleküllerin geçişini kısıtlar. Tanım budur — “suda çözünen büyük moleküllerin geçişi kısıtlanır ancak zar, suyun geçişine izin verir”. Bu yüzden düzenekte hareket eden tek şey sudur.

İkinci tuzak: yükselme sonsuza kadar sürmez. Huni içindeki sıvı sütunu yükseldikçe kendi ağırlığıyla aşağı bastırır; bu basınç emiş gücüne eşitlendiğinde denge kurulur ve yükselme durur.

Sorular ve şıklar her turda karışır.

Bir hayvan hücresiyle bir bitki hücresini aynı hipotonik çözeltiye koy. İkisi de su alır — burada fark yok. Fark, suyu aldıktan sonra başlar:

Hayvan hücresi: hücre duvarı yoktur. Su almaya devam ettikçe zar gerilir ve sonunda hücre patlayabilir.
Bitki hücresi: selüloz hücre duvarı sert bir kalıp gibi davranır. Sitoplazma şişerken duvara içeriden bastırır; bu basınç turgor basıncıdır. Duvar hücrenin patlamasını engeller ve yapraklar parlak ve canlı görünür.

Hipertonik ortamda da ayrım sürer: hayvan hücresi bütünüyle büzüşür; bitki hücresinde duvar şeklini korur, büzüşen kısım sitoplazma ve hücre zarıdır — zar duvardan ayrılır. Bu yüzden pörsümüş bir bitki hücresi hâlâ köşelidir.

Kaydırak dış ortamın çözünmüş madde yoğunluğudur. Ortadaki kesikli çizgi hücrenin kendi yoğunluğudur; solda hayvan, sağda bitki hücresi.

Tablodaki en öğretici satır izotonik satırıdır: hayvan hücresi için izotonik ortam idealdir (bu yüzden serum izotoniktir), bitki için ise istenmeyen bir durumdur — turgorunu kaybeden bitki dik duramaz.

Sınavda en sık kurulan tuzak şudur: “Saf suya konan hücre patlar.” Bu cümle hayvan hücresi için doğru olabilir, bitki hücresi için yanlıştır — duvar engeller. Aynı şekilde “turgor iyidir, plazmoliz kötüdür” de doğru değildir: bir alyuvar için turgorun artması patlama demektir.

İkinci tuzak: plazmoliz ≠ deplazmoliz ≠ turgor. Plazmoliz su kaybıdır. Deplazmoliz yalnızca plazmolize uğramış bir hücrenin geri dönüşüdür. Turgor ise normal bir hücrenin su alıp şişmesidir. “Su aldı” demek hangisi olduğunu söylemez — hücrenin önceki hâline bakman gerekir.

Amaç: difüzyon ve ozmoz ile ilgili deney yapabilme. Araç gereç: patates, saf su, sofra tuzu, şeffaf kaplar, hassas terazi.

Hipotonik ve hipertonik ortamlarda bekletilen patatesin ağırlığında ve dokusal niteliklerinde meydana gelen değişimler incelenerek difüzyon ve ozmoz olayları hakkında çıkarım yapılır.

Bağımlı değişken (ölçtüğümüz): patateslerin ağırlığı ve doku yapısı.

Bağımsız değişkenler (değiştirdiğimiz): patatesin bekleme süresi ve bekletildiği ortamın yoğunluğu.

Kontrol grubu: hiç tuz eklenmemiş saf suda bekletilen örnek. Onunla karşılaştırmadan “tuz yüzünden oldu” diyemeyiz — ağırlık değişimi patatesin kesilmesinden ya da beklemesinden de kaynaklanıyor olabilir.

Doku sertliği ölçeği: 1 çok sert · 2 sert · 3 orta · 4 yumuşak · 5 çok yumuşak.

Bulguların doğruluğunu ve güvenilirliğini etkileyebilecek durumlar tek tek sayılıyor ve hepsi için önceden tedbir alınmasını istiyor:

Patateslerin bayat olması (bayat patates zaten su kaybetmiştir) · çözeltilerin taze hazırlanmaması · uygun bekleme süresi oluşturulmaması · ortam sıcaklığının ve akışkanlığının değiştirilmesi.

Bir yönerge daha var ve bilimsel yöntemin özüdür: belirlenen yoğunluk ve süre gözlenebilir bir değişikliğe yol açmadıysa parametreler değiştirilerek deney tekrarlanır. Sonuç çıkmaması başarısızlık değil, tasarımın yeniden ayarlanması demektir.

Kaydırakla bekletme ortamının tuz yoğunluğunu değiştir. Grafik, 60 dakika sonunda ölçülen ağırlık değişimini gösterir; altındaki satır doku sertliğini ve ortamın patatese göre ne olduğunu yazar.

Ağırlık arttı, doku sertleşti → patates su almış → ortam patatese göre hipotonikti.
Ağırlık azaldı, doku yumuşadı → patates su kaybetmiş → ortam hipertonikti.
Ağırlık belirgin olarak değişmedi → net su geçişi olmamış → ortam izotoniğe yakındı.

Deneyin en güzel yanı budur: patates hücresinin içindeki derişimi hiç ölçmeden, yalnızca hangi çözeltide ağırlığın değişmediğine bakarak o derişimi bulmuş olursun.

“Suda bekletilen patatesin içine su alması, hücre zarının hangi özelliğiyle ilişkilidir?” — Seçici geçirgenlik: zar suyun geçişine izin verirken çözünmüş büyük moleküllerin geçişini kısıtlar.

“Sirke içerisinde belirli bir süre bekletilen çiğ yumurta, sulu bir ortama koyulduğunda şişer. Bunun nedeni ne olabilir?” — Sirke, yumurtanın kabuğunu çözer; geriye kabuğun altındaki zar kalır. Bu zar suyun geçişine izin verir. Yumurtanın içi, saf suya göre hipertoniktir; su içeri geçer ve yumurta şişer. Yumurtayı yoğun bir şeker çözeltisine koysaydın tersi olur, büzüşürdü.

Kutuya bir terim ya da bir sonuç yaz; tablo satırları süzülür.