على الرغم من أن مبدأ التناضح يبدو بسيطًا، إلا أنه يلعب دورًا كبيرًا في جميع العمليات الفسيولوجية. يلعب التناضح دورا مهما في الصحة الإنسانية وفي الحفاظ على التوازن. إذ تعمل الأغشية البيولوجية كحواجز شبه منفذة، فتسمح بحدوث عملية التناضح. يعتبر التناضح أساسًا لجميع العمليات الرئيسية في الجسم تقريبًا، بما في ذلك الهضم، ووظائف الكلى، والتوصيل العصبي، وما إلى ذلك. كما يسمح بتوازن تركيزات الماء والمغذيات في جميع خلايا الجسم. إنها العملية الفيزيائية الأساسية التي تنظم تركيز المادة المذابة داخل وخارج الخلايا، و التي تساعد في إخراج الماء الزائد من الجسم.
في البداية، دعنا نقم بهذه التجربة باستخدام حلوى الدببة أو المارشيملو والمشروبات الغازية لفهم كيف يتم الهضم وانتقال الأيونات والجسميات المختلفة بين خلايا أجسادنا [1] .
محتويات المقال :
تجربة الحلوى في المشروبات الغازية
للقيام بالتجربة، سوف تحتاج إلى:
- حلوى الدببة المطاطية
- أنواع مختلفة من المشروبات الغازية (صودا)
- مسطرة أو شريط قياس
- قلم
- مفكرة
الخطوات
- جهز الدببة المطاطية وقم بقياس وتسجيل طول وعرض كل قطعة حلوى.
- ضع كل قطعة حلوى في كوب مختلف من الصودا.
- لاحظ ما سيحدث خلال الـ 24 ساعة القادمة وسجّل ملاحظاتك في دفتر ملاحظات.
- بعد 24 ساعة، قم بقياس وتسجيل طول وعرض كل دب مرة أخرى.
- قارن قياساتك قبل التجربة وبعدها.
بعض النصائح لإجراء تجربة حلوى الدببة في الصودا
- استخدم نفس العلامة التجارية ونكهة حلوى الدببة في كل تجربة، سيساعد هذا على ضمان أن النتائج متسقة.
- استخدم نفس الكمية من الصودا لكل تجربة، سيساعد هذا أيضًا على ضمان اتساق النتائج.
- راقب الدببة المطاطية على فترات منتظمة، سيساعد هذا على معرفة كيف تتغير بمرور الوقت.
- سجل ملاحظاتك بعناية، سيساعدك هذا على تحليل نتائج التجربة.
الملاحظات والتفسير
يجب أن ترى أن الدببة المطاطية قد انتفخت في الصودا. هذا لأن الصودا عبارة عن محلول مفرط التوتر، مما يعني أنه يحتوي على تركيز أعلى من المواد المذابة (السكر) مقارنة بحلوى الدببة. يتحرك الماء الموجود داخل حلوى الدببة إلى الصودا في محاولة لمعادلة تركيزات السكر المرتفعة. هذا يسبب تضخم الدببة وذوبانها في النهاية [1] .
العلم وراء الدببة المطاطية في تجربة الصودا هو التناضح. في تجربة حلوى الدببة في الصودا، تصنع الحلوى من الجيلاتين، وهو غشاء شبه نافذ عبارة عن بروتين يشكل بنية تشبه الشبكة. يسمح هذا الهيكل للماء بالمرور من خلاله، لكنه يمنع الجزيئات الأكبر مثل السكر من المرور. معدل انتفاخ الدببة يعتمد على نوع الصودا. سوف تتسبب المشروبات الغازية التي تحتوي على المزيد من السكر في تضخم الدببة المطاطية بسرعة أكبر من المشروبات الغازية التي تحتوي على كمية أقل من السكر. وذلك لأن المشروبات الغازية التي تحتوي على المزيد من السكر تكون مفرطة التوتر أكثر من المشروبات الغازية التي تحتوي على نسبة سكر أقل.
يمكنك أيضًا تجربة هذه التجربة مع أنواع أخرى من الطعام، مثل حلوى المارشيملو أو الخبز. ستلاحظ أن حلوى المارشيملو أو الخبز سوف تنتفخ أيضًا وتذوب في النهاية في الصودا. هذا لأنها مصنوعة أيضًا من مواد عبارة عن أغشية شبه منفذة. علاوة على ذلك، يمكن استبدال الصودا بمحاليل وسوائل أخرى كماء الصنبور، أو ماء البحر، أو محلول ملحي، أو محلول سكري وملاحظة أثر كل سائل على حلوى الدببة.
تعد تجربة حلوى الدببة في المحاليل المختلفة طريقة ممتعة وسهلة لإظهار مبادئ التناضح. كما أنها أيضًا طريقة رائعة لتعليم الأطفال أنواع المحاليل المختلفة وكيف يمكن أن تؤثر على حركة الماء [1] .
ما هو المحلول مفرط التوتر وما استخداماته في الصحة؟
المحلول مفرط التوتر هو محلول يحتوي على تركيز أعلى من المواد المذابة (مثل الملح أو السكر) من المحلول الآخر الذي تتم مقارنته به. عندما يتم وضع خلية في محلول مفرط التوتر، ينتقل الماء خارج الخلية، مما يؤدي إلى تقلص الخلية أو تكوينها [2] .
بعض التطبيقات الطبية لمحاليل مفرطة التوتر
تُستخدم المحاليل مفرطة التوتر في التطبيقات الطبية المختلفة مثل [3]:
- إدارة إصابات الدماغ الشديدة حيث يرتبط محلول ملحي مفرط التوتر بالضغط داخل الجمجمة وضغط التروية الدماغي.
- تقليل ماء الرئة خارج الأوعية الدموية في مرضى القلب الذين يخضعون لجراحة المجازة القلبية الرئوية.
- تُستخدم المحاليل مفرطة التوتر في الجفاف التناضحي، وهي طريقة تسمح بالإزالة الجزئية للماء من المواد النباتية والتي يمكن استخدامها للحصول على منتجات عالية الجودة. ومع ذلك، فإن الكميات الكبيرة من محلول مفرط التوتر (المستخدم في الجفاف التناضحي) تشكل مشكلة.
- علاج التهاب الأذن الوسطى تحت الحاد والمزمن مع الانصباب، حيث ثبت أن حمض الهيالورونيك المرتبط بمحلول مفرط التوتر يتم إدارته عن طريق غسل الأنف آمنٌ وفعالٌّ.
كيف يلعب التناضح دورًا هامًا في الحفاظ على صحة وتوازن الجسم؟
التناضح كما ذكرنا سابقًا هو حركة الماء من منطقة ذات تركيز عالٍ للماء إلى منطقة ذات تركيز ماء منخفض من خلال غشاء شبه نافذ. هذه العملية مهمة للعديد من وظائف الجسم ، بما في ذلك[3] :
- الهضم: يساعد التناضح على تقسيم الطعام إلى جزيئات أصغر يمكن أن يمتصها الجسم.
- الإخراج: يساعد التناضح على إزالة الفضلات من الجسم.
- توازن السوائل: يساعد التناضح في الحفاظ على التوازن الصحيح للسوائل في الجسم.
- وظيفة الخلية: يعتبر التناضح ضروريًا لوظيفة الخلية، حيث يساعد على نقل العناصر الغذائية إلى الخلايا و على نقل فضلات المنتجات خارج الخلايا.
بعض المشاكل الصحية المترتبة عن خلل في عملية التناضح داخل الجسم
- الجفاف: يحدث الجفاف عندما يفقد الجسم كمية من الماء أكثر مما يأخذ، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى بعض الأعراض مثل التعب والصداع والدوار.
- نقص صوديوم الدم: يحدث نقص صوديوم الدم عندما يكون مستوى الصوديوم في الدم منخفضًا جدًا. يمكن أن يؤدي هذا إلى عدد من الأعراض، بما في ذلك الارتباك والنوبات والغيبوبة.
- فرط صوديوم الدم: يحدث فرط صوديوم الدم عندما يكون مستوى الصوديوم في الدم مرتفعًا جدًا. يمكن أن يؤدي هذا إلى العديد من الأعراض، بما في ذلك الارتباك والنوبات والغيبوبة.
من المهم الحفاظ على توازن سوائل صحي للتأكد من أن التناضح يمكن أن يعمل بشكل صحيح.
بعض النصائح للحفاظ على توازن السوائل داخل الجسم
- شرب الكثير من السوائل: تعتمد كمية السوائل التي تحتاج إلى شربها على عدد من العوامل، بما في ذلك عمرك ومستوى نشاطك وعلى المناخ. ومع ذلك، بشكل عام، يوصى بأن يشرب البالغون ثمانية أكواب من الماء يوميًا.
- اتبع نظامًا غذائيًا صحيًا: تعتبر الفواكه والخضروات مصدرا جيدا للمياه. كما أنها تحتوي على عناصر غذائية أخرى مهمة للحفاظ على توازن السوائل الصحي.
- تجنب التعرق المفرط: إذا كنت تتعرق كثيرًا، فمن المهم استبدال السوائل التي تفقدها. يمكنك القيام بذلك عن طريق شرب السوائل، مثل الماء أو المشروبات الرياضية، أو عن طريق تناول الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من الماء، مثل الفواكه والخضروات.
في الختام، يعتبر التناضح عملية حيوية تلعب دورًا مهمًا في صحة الإنسان. ومن خلال فهم كيفية عمل التناضح، يمكننا أن نفهم بشكل أفضل كيفية الحفاظ على توازن السوائل في الجسم وتجنب بعض المشاكل الصحية بعادات يومية بسيطة. وذلك من خلال شرب الكثير من السوائل، واتباع نظام غذائي صحي، وتجنب التعرق المفرط مما يساعد في ضمان أن يعمل التناضح بشكل صحيح وأن تظل أجسامنا بصحة جيدة [4,5] .