Осмос в организме человека

Читайте также:

  1. Аэро- и космическая съемка.
  2. В космосе
  3. В транспортировке липидов в организме
  4. Все происходит в пространстве, и это воплощается в конкретные действия
  5. Вторичные нарушения биосинтеза и деградации белка в организме
  6. Гипоксия при патологических процессах в организме (эндогенная)
  7. Гомеостаз в организме
  8. Другие общие модификации тела
  9. Задержка воды в организме
  10. Законы формирования жизни в космосе
  11. И его можно увидеть из космоса
  12. Изменения в организме во время беременности.

Следует отметить, что осмотическое давление может достигать значительной величины. Таким образом, в О°С даже для такой малой концентрации, как один моль вещества, растворенного в 22,4 л раствора, равен 760 мм рт. ст. Растворы, осмотическое давление которых одинаково, называются изотоническими (изоосмотическими).

Давайте рассмотрим, что включает в себя осмос воды в организме. У животных и людей вода поступает в организм в основном через пищеварительный тракт, который она должна покинуть, чтобы попасть в ткани.

Это происходит путем осмоса — процесса, при котором вода проходит через мембрану из одного отдела ткани в другой.

Когда две жидкости разной плотности разделены проницаемой мембраной, вода перемещается из среды с меньшей концентрацией (в которой меньше взвешенных частиц) в среду с большей концентрацией, пока плотности двух жидкостей не сравняются. Это возможно потому, что более плотная жидкость оказывает давление на менее концентрированную. Поскольку мембрана, разделяющая жидкости, проницаема, вода из менее концентрированной среды проникает в более концентрированную и разбавляет ее. В то же время менее концентрированная жидкость увеличивает свою плотность, так как теряет часть воды, которая попадает в концентрированную среду, и таким образом между двумя жидкостями устанавливается равновесие.

Количество воды, проходящей через мембрану, зависит от силы осмотического давления, которое, в свою очередь, зависит от разницы концентраций между жидкостями. Если жидкости по разные стороны мембраны находятся в равновесии и оказывают одинаковое давление на мембрану, то результирующий поток равен нулю.

Некоторые мембраны обладают так называемой селективной проводимостью. Это означает, что, помимо воды, они могут пропускать некоторые твердые вещества, такие как минералы, глюкоза и т.д. Твердые частицы обычно движутся в направлении, противоположном движению жидкости. Это облегчает и ускоряет процесс уравновешивания двух сред. Поэтому плотность жидкостей уменьшается не только с притоком воды, но и с оттоком твердых частиц.

Клеточные мембраны характеризуются избирательной проницаемостью. Они проводят калий, но задерживают натрий и хлорид. Поэтому последние элементы, которые при соединении образуют хлорид натрия (поваренную соль), можно обнаружить на внешней поверхности клетки.

Однако это не означает, что натрий не может попасть в клетку. Помимо пассивного процесса осмоса, в клетках происходит и другой, активный процесс, заставляющий клетки поглощать элементы, которые клеточная мембрана обычно не пропускает. Это поглощение происходит через систему, известную как натриевый насос.

Осмотический обмен происходит во всех клеточных и слизистых мембранах организма. Они снабжают ткани водой и обеспечивают непрерывный обмен и движение жидкостей в организме.

Осмос обусловлен стремлением системы к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций растворителей по обе стороны мембраны посредством однонаправленной диффузии молекул растворителя. Поскольку мембрана является полупроницаемой, т.е. проницаемой для малых молекул растворителя (например, воды) и непроницаемой для молекул растворителя, осмос всегда направлен от чистого растворителя к раствору или от менее концентрированного раствора к более концентрированному. Осмос характеризуется осмотическим давлением, количественно определяемым как давление на раствор, отделенный от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором осмос прекращается и устанавливается осмотическое равновесие по обе стороны мембраны. При повышении осмотического давления, например, в тканевой жидкости, которая является растворителем для минералов и органических веществ в организме, жидкость переходит из клетки в межклеточное пространство (экзоосмос) и наоборот, при снижении давления — из межклеточного пространства в клетку (эндоосмос). Растворы с осмотическим давлением, равным осмотическому давлению клеточной жидкости, называются изотоническими или изоосмотическими; растворы с давлением выше или ниже давления клеточной жидкости — гипертоническими и гипотоническими, соответственно.

Физические механизмы осмоса лежат в основе дезинтоксикационного, гипотензивного, диуретического и желчегонного действия гипертонических растворов лекарственных веществ, таких как 3-10% раствор хлорида натрия, 25% раствор сульфата магния, 30% раствор тиосульфата натрия и 10-40% растворы глюкозы. Местно применяемые гипертонические растворы, в частности раствор хлорида натрия, обладают антибактериальным и противовоспалительным действием. Под их воздействием микробные клетки теряют воду, уменьшаются в размерах, их жизнедеятельность быстро снижается; при воспалительных процессах возникают гиперемия и отек.

Осмос играет важную роль в регуляции водно-солевого обмена и поддерживает постоянную концентрацию ионов различных веществ в жидкостях внутренней среды организма. Через осмос. перенос воды через эпителий кишечника, через эпителий почечных канальцев при концентрации мочи, а также обмен водой между тканевой жидкостью и кровью.

Поддержание водно-солевого баланса организма обеспечивается комплексом физиологических и физико-химических механизмов осморегуляции, включая осморецепторы, образующие рефлекторные зоны в различных органах и тканях, а также в гипоталамусе головного мозга, и волюморецепторы системы кровообращения. Осморецепторы гипоталамуса тесно связаны с нейросекреторными ядрами, которые регулируют синтез антидиуретического гормона вазопрессина. Когда осмотическое давление крови повышается из-за потери воды или чрезмерного потребления организмом соли, стимулируются осморецепторы, почечные канальцы увеличивают реабсорбцию воды, и диурез уменьшается. В то же время активизируются нервные механизмы, вызывающие жажду. В условиях избыточного потребления воды образование и секреция антидиуретического гормона быстро снижается, что приводит к уменьшению реабсорбции воды в почках. Ионы натрия играют особую роль в поддержании физиологического осмотического давления. Содержание натрия в плазме крови регулируется почками. Чрезмерное выведение натрия из организма или недостаточное поступление его с пищей может привести к обезвоживанию.

Роль осмотического буфера при изменении осмотического давления может играть и сама кровь, что, по-видимому, связано с перераспределением ионов между плазмой и эритроцитами, а также со способностью белков плазмы связывать и донировать ионы. Часть осмотического давления, индуцируемого белками плазмы, называемая онкотическим давлением, важна для обмена водой между кровью и тканевой жидкостью.

Онкотическое давление — это доля осмотического давления, создаваемого высокомолекулярными компонентами раствора. В плазме крови человека оно составляет всего около 0,5% от осмотического давления (3-4 кН/м², или 0,03-0,04 ат). Тем не менее, онкотическое давление играет важную роль в образовании межклеточной жидкости, первичной мочи и т.д. Стенка капилляра свободно проницаема для воды и мелкомолекулярных веществ, но не для белков. Скорость фильтрации жидкости через стенку капилляра зависит от разницы между онкотическим давлением белков плазмы и гидростатическим давлением крови, создаваемым работой сердца. На артериальном конце капилляра солевой раствор вместе с питательными веществами попадает в межклеточное пространство. В венозном конце капилляра процесс обратный, так как венозное давление ниже онкотического. В результате вещества, выделяемые клетками, попадают в кровь. При заболеваниях, сопровождающихся снижением содержания белков (особенно альбумина) в крови, онкотическое давление снижается, и это может быть одной из причин накопления жидкости в межклеточном пространстве, что приводит к развитию отека.

Обратный осмос — это прохождение воды или других растворителей через полупроницаемую мембрану из более концентрированного раствора в менее концентрированный под действием давления, превышающего разницу осмотического давления между двумя растворами. В этом процессе мембрана пропускает растворитель, но не пропускает некоторые растворенные в нем вещества.

Обратный осмос используется в различных технологиях очистки воды от загрязняющих веществ, включая опреснение и очистку питьевой воды для различных целей, с начала 1970-х годов.

Дата добавления: 2015-06-25 ; Просмотров: 611 ; Нарушение авторских прав? ;

Нам важны ваши отзывы! Был ли опубликованный материал полезен? Да | Нет

Мы рекомендуем:

5 этапов очистки;
Тип кузова: стандартный 10SL;
Универсальные картриджи;
Подходит для: Все воды;

5 этапов очистки;
Тип кузова: стандартный 10SL;
Универсальные картриджи;
Подходит для: все воды;

5 ступеней очистки + насос;
Тип корпуса: стандартный 10SL;
Универсальные картриджи;
Работает: от 1,5атм;

5 этапов очистки; (новый)
Тип корпуса: стандартный 10SL;
Универсальные картриджи;
Работает при давлении до 2 атм;

Транспортировка одного очень важного вещества — воды — является необходимым условием для жизнедеятельности организма. Хотя вода абсолютно необходима для живой клетки, у клетки нет специальной системы для ее поглощения или транспортировки наружу. Вода совершенно свободно проходит через клеточную мембрану благодаря явлению, называемому осмосом.

Осмос — это прохождение воды через избирательно проницаемую мембрану, в частности, клеточную мембрану. В случае клеточных мембран осмос возникает частично в результате диффузии отдельных молекул воды через мембрану и частично в результате прохождения воды через специальные поры в мембране. Поскольку концентрация любого водного раствора зависит от количества растворенного вещества в воде, вода стремится перейти из более разбавленного раствора (где концентрация воды выше) в более концентрированный (где концентрация воды соответственно ниже).

Осмотическое движение воды зависит от двух основных факторов:

  • общая концентрация всех растворенных частиц по обе стороны мембраны, и
  • давление, оказываемое каждым раствором.

При прочих равных условиях вода стремится перейти через селективно проницаемую мембрану из раствора с меньшей концентрацией в раствор с большей общей концентрацией всех растворенных частиц (рис. 1. ).

Рисунок 1: Осмос в искусственной системе. Пробирку, содержащую раствор глюкозы и запаянную с одного конца мембраной, проницаемой для воды, но непроницаемой для глюкозы, опускают запаянным концом в сосуд с водой. Вода может проходить через мембрану в любом направлении; однако молекулы глюкозы в трубке препятствуют движению соседних молекул воды, поэтому в трубку попадает больше воды, чем выходит из нее. Раствор плавает в трубке до тех пор, пока давление его столба не станет достаточным, чтобы вытолкнуть воду из трубки с той же скоростью, с какой она туда поступает.

Однако в какой-то момент вода, поступающая в более концентрированный раствор, может создать такое давление, что оно будет выталкивать ее наружу с той же скоростью, с какой она поступает внутрь.

Лишенные способности непосредственно всасывать или откачивать воду, клетки регулируют приток и отток воды путем изменения концентрации растворителей внутри них. Чтобы поглотить больше воды, клетка поглощает больше ионов различных солей, молекул глюкозы или других растворимых соединений. В результате концентрация частиц растворителя в клетке увеличивается. Согласно законам осмоса, вода начинает поступать в клетку, стремясь выровнять собственную концентрацию по обе стороны мембраны.

Так система работает до тех пор, пока концентрации растворителей снаружи и внутри клетки примерно равны. Но что происходит, когда концентрация внутри и снаружи клетки сильно отличается? Если концентрация растворителей в среде выше, чем в самой клетке, или если средой для клетки является почти сухой воздух, клетка теряет воду и сжимается, как это происходит, когда растение вянет в жаркий сухой день. По мере оттока воды содержимое клетки сжимается и отходит от клеточных стенок (рис. 2).

Рисунок 2: Тургор и увядание у растений.
А. Растительные клетки, окруженные разбавленным раствором, поглощают воду путем осмоса через клеточную мембрану и остаются тургорными.
Б. Растительные клетки, окруженные концентрированным раствором, теряют воду путем осмоса, и растение увядает.

Однако если увядшее растение поместить в воду, вода снова попадает в клетки. Они становятся тургорными, то есть набухают от воды и вновь прикрепляются к стенкам клетки, подчиняясь тургорному давлению, направленному изнутри наружу. Клеточные стенки способны растягиваться только до определенного предела, после чего они начинают оказывать противодавление, выталкивая воду из клеток с той же скоростью, с какой она в них поступает. Таким образом, клеточные стенки защищают клетки: они не дают им лопнуть под давлением избытка воды.

Многие животные клетки, помещенные в чистую воду или в очень разбавленный раствор, разрываются, поскольку не имеют клеточных стенок (рис. 3).

Рисунок 3: Осмос в животной клетке.
А. Животная клетка в разбавленном растворе поглощает воду, пока не разорвется
Б. Животная клетка в концентрированном растворе теряет воду и сжимается

Чтобы избежать этого, препараты, предназначенные для внутривенного введения, готовят не на чистой воде, а на специальных солевых растворах. Клетки животных, постоянно контактирующие с водой, например, клетки, выстилающие пищеварительный тракт человека, имеют приспособления, которые не позволяют им поглощать слишком много воды. Когда мы пьем воду, она всасывается и распределяется постепенно; именно поэтому клетки нашего тела не лопаются.

Оцените статью
Добавить комментарий