נוסח השאלה המלא: האם זה נכון שאם שמים מלח על חילזון וחשופית הם נמסים? ובנוסף, למה זה לא קורה עם שאר שבלולים בים- הרי בים יש המון מלח,איך הם חיים בים מבלי להתמוסס כמו חילזון/חשופית רגילים ביבשה..? אל
כדי לענות על השאלה הזאת נסתכל על החילזון והחשופית כפי שהכימאי רואה אותם:
החלזון/חשופית הוא חיה העשויה מתאים שהם בעצם שקיקים של תמיסה מימית ואברוני תא שעטופים במעטפת דו שכבתית שנקראת מעטפת פוספוליפידית(מעטפת התא שעשויה ממולקולות שמכילות את היסוד פוספט).
בתמונה: תאים צבועים. המעטפת הפוספולפידית מופיעה באדום.
החלק החשוב מבחינתנו הוא להבין שמעטפות התאים הם מעטפות חצי-חדירות ובררניות – חלק מהחומרים נכנסים לתאים יחסית בקלות בזכות גודלם הקטן (כמו מולקולות מים), בעוד שחומרים אחרים הם גדולים מדיי מכדי לעבור את הממברנה בחופשיות ועוברים "סלקציה" כניסתם פנימה (כמו חלבונים גדולים ומלחים).
התכונה הבולטת בממברנה חצי-חדירה ובררנית עם תמיסה ממימית מצדה האחד ותמיסה חיצונית מצדה השני הוא הלחץ האוסמוטי שהוא לחץ הנוצר כתוצאה מהפרש הריכוזים של התמיסות משני צידי המעטפת של התא.
בואו נחזור לרגע להגדרה של תמיסה, ואז נחזור למה שקורה לתמיסות בהתחשב בהימצאות של הממברנה הבררנית של התא. תמיסה היא תערובת של שניים או יותר מרכיבים (ממס+מומס) שיוצרים תערובת אחידה.בהרבה תמיסות יש הרבה ממרכיב אחד (הממס) ופחות מהמרכיב השני (המומס). לכן לדוגמא בתמיסה של מלח שולחן (העשוי מיוני נתרן וכלור NaCl) המלח הוא המומס והמים הם הממס. מלח כתרכובת בנוי מיוני נתרן (Na+ ), וכלור (Cl-) שקשורים ביחד בקשר כימי שנקרא קשר יוני (קשר בין שני אטומים שטעונים במטען חשמלי). כאשר ממיסים מלח במים יוני הנתרן והכלור נפרדים ומקבלים יונים חופשיים בעלי מטען חשמלי שנקרא מטען יוני, כשכל יון מוקף במולקולות מים וכך מתקבל תמיסה אחידה של מלח המומס במים.
בתמונה:תמיסה מימית של מלח.
מה קורה כששמים תמיסות מימיות בריכוזים שונים מכל צד של המעטפת התאית החצי-חדירה? התשובה שהתמיסות הללו יתחילו לנדוד מצד אחד של הממברנה לצד השני עד שהריכוז של התמיסות משני צידי הממברנה ישתווה משני צידי המעטפת! הזרימה תהיה מהריכוז הנמוך לריכוז הגבוה.
מה הקשר בין תמיסות מלחיות ומעטפת תאית? בעוד שמולקולות המים הם קטנות מספיק כדי לחצות את הממברנה הבררנית , החלקיקים שבונים את המלח גדולים מדי לשם כך, לכן המים כן עוברים מהמקום שבו ריכוז המלחים נמוך למקום שבו ריכוז המלחים יותר גבוה כדי להשוות ריכוזים -תופעה שנקראת אוסמוזה. לכן כפי שאתם מנחים, נראה לחץ אוסמוטי גבוה יותר בתגובה להפרשים יותר גבוהים בריכוזים בין שני צידי המעטפת התאית. כתוצאה מכך יכולה להגרם או כניסת מים מאסיבית לתא לפיצוצו (במקרה שהוא נמצא בתמיסה שבה ריכוז המלחים נמוך מאוד כמו למשל מים מזוקקים), או לחלופין ליציאת מים מתוך מאסיבית מהתא (במקרה וריכוז המלחים מאוד גבוה בסביבה החיצונית).
בחזרה לחילזון/חשופית
החילזון עשוי מאסופה של תאים שמכילים תמיסות מימיות שעטופות באותה המעטפת הבררנית החצי חדירה. התמיסה בתוך התאים של החילזון לא מורכבת ממים טהורים-אלא מתערובת של חומרים ובינהם מלחים,ולכן ימצאו בה יונים של נתרן (Na+) וכלור (Cl-). אז מה אם כך קורה אם מפזרים על הצד החיצוני של תאי החילזון מלח שולחני? שהוא בעצם תמיסה מאוד מרוכזת של NaCl?
בעקבות פיזור המלח, המים, כפי שכבר הוסבר, נעים מהתמיסה שבה ריכוז המלח נמוך לתמיסה שבה ריכוז המלח גבוה כדי לנסות למהול את התמיסה החיצונית לריכוזים ששוים לריכוזים בתמיסה הפנימית- ולכן עוברים דרך הקרום החצי בררני ויוצאים באופן איננסיבי מתוך תאי החילזון! אם יש מספיק מלח בצד החיצוני(המלחי) ,כמעט כל המים מהחילזון/חשופית יצאו החוצה ולכן "ימיסו אותם".
בתמונה:חילזון.
נשאלת השאלה למה ההמסה לא מתרחשת בשבלולי ים-הרי יש בים המון מלח ?או בסביבה הטבעית של החילזון/חשופית שבה הם חשופים לריכוזי מלח משתנים ועולים?
התשובה טמונה בביולוגיה של החלזונות. חלזונות היבשה מפרישים שכבת ריר שעוזרת להם להתנועע ביבשה ממקום למקום ומקטניה את החיכוך עם היבשה(הם גם נוטים לנוע כאשר יש טל/מים על הצמחיה שהם נוטים לטייל עליה), ואילו חלזונות הים מפרישים שכבת ריר מימית. הריר מוהל את המלחים בסביבתם החיצונית ולכן המעטפת החצי בררנית של התאים חשופה לריכוז מלחים מאוד נמוך בסביבה החיצונית שגורמים לאפקט מזערי אם בכלל על החילזון. בנוסף – ריכוז המלח בימים הוא נמוך יחסית (בסביבות 3-4%) ואין לו לחץ אוסמוטי גדול כמו לפזר גרגירי מלח ישירות על החילזון.
עוד שאלה קטנה לסוף-איך מבשלים חלזונות ים ויבשה בלי להמיס אותם ובלי לסיים עם ערמה גדולה ורירית של חלזונות מומסים?
הבישול דורש עליה בטמפרטורה שגורמת לשינוי במבנה החלבונים במעטפת החצי בררנית (דנטורציה) וגם בתוך התאים עצמם. השינוי במבנה המעטפת גורם לה להפוך למעטפת למעטפת לא בררנית שמאפשרת מעברת חופשי של מים לשני הכיוונים-פנימה והחוצה ללא תלות בריכוז המלחים החיצוני.כל זה ביחד גורם להישארות המים בתוך החלזונות ולא גורמת להם להתמוסס בעת בישול בקדרה מלאה במלח.
בתמונה: בישול בתמיסת מלח.
מרינה ליסנקו
דוקטורנטית, המחלקה לבקרה ביולוגית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה יתקבלו תמיד בברכה.
