Биологическое значение процессов осмоса.

Осмос лежит в основе процессов распределения воды и питательных веществ между органами и тканями и выведения продуктов жизнедеятельности из организма. Механизм осмоса зависит от природы биомембран, что обусловлено сложной структурной организацией, особенно ее поверхностных слоев. Существуют мембраны, проницаемые дли катионов и непроницаемые для анионов. Осмос относительно относительно такой мембраны лежит в основе формирования мембранного потенциала.

В результате диффузии катионов по разные стороны мембраны накапливаются противоположно заряженные частицы. Движение катионов не будет бесконечным, т.к. возрастают силы электростатического притяжения и в момент осмотического равновесия растворы приобретут концентрации е1 и Е2.

Разность потенциалов по обе стороны полупронецаемой мембраны в момент осмотического равновесии определяет величину мембранного потенциала,

Емембр=Е1-Е2

Мембранный потенциал зависит от природы мембраны и концентрации растворов по разные стороны мембраны. Возникновение биопотенциала клетки связано с неравномерным распределением катионов натрия к калия внутри клетки и в менжклеточнонй жидкости. Внутри клетки катионов К⁺ в 20-40 раз больше чем снаружи, а катионов Nа⁺ в 10-20 раз больше в межклеточной жидкости, чем внутри клетки, т.е. в клетке ионов всегда больше чем снаружи, и, следовательно, давление внутриклеточной жидкости выше, чем давление в межклеточной жидкости. Это обуславливает тургор клетки, т.е. ее упругость. Благодаря тургору ткани эластичны и органы имеют определенную форму. Осмотический градиент определяет силу, с которой вода всасывается клеткой Он равен разности между осмотическим и тургорным давлением клетки.

Вода избирательно всасывается клеткой, что создаст в ней давление достигающее 4-20 атм. Осмотическое давление плазмы крови характеризуется достаточным постоянством при 37⁰C составляет 740-780 кПа. При изменение давления возникает гипертония и гипотония. Растворы с одинаковым осмотическим давлением называются изотоническими.

С учетом величины осмотического давления растворы классифицируются:

1. Изотонические осмотические растворы. Их давления равны осмотическому давлению, например, плазмы крови. К таким растворам по отношению к плазме крови относятся: NаС1 (физраствор) - 0.85% 4,5-5% глюкозы. Эти растворы применяются внутривенно при больших потерях крови для поддержания ритма сердечной мышцы и общего давления.

2. Гипертонические осмотические растворы. Их осмотические давления больше осмотического давления, например, плазмы крови. К ним относятся по отношению к плазме крови: 20% раствор глюкозы, 10% раствор NаС1. Применяется для дегидратации организмов в случае аллергических оттеков, в небольших дозах при глаукоме, аллергических реакциях.

3. Гипотонические растворы. Их осмотические давления меньше осмотического давления, например, плазмы крови.

Рассмотрим поведение клеток в этих растворах. Если клетка помещена в изотоническую среду, то она сохраняет тургор и все жизненные функции. Если клетку поместить в гипертоническую среду, то вода из клетки устремляется в раствор. В растворе, происходит отслаивание протоплазмы. Клетка сморщивается, наблюдается плазмолиз клетки. Если плазмолизированную клетку поместить в растворитель или гипотоническую среду, то возможен деплазмолиз и клетки восстанавливает тургор и свои функции. Если клетка помещена в гипотонический раствор, то вода диффундирует избирательно в клетку, клетка набухает и может произойти разрыв клеточной оболочки. Это явление называется лизис. Если клеткой выступает эритроцит, то на6людается гемолиз клетки, сопровождающийся выходом гемоглобина во внешний раствор.

Осмотическое давление плазмы крови формируется в основном неорганическими ионами н низкомолекулярными соединениями. Часть осмотического давления крови, обусловленная поступлением в нее высокомолекулярных веществ (главным образом белков), называется онкотичеким давлением крови, его значение не велико - 0, 5% от общего давления крови (2,5-3,9 кПа), но играет большую роль. При потере белков вследствие голодания, нарушения пищеварения, заболевания почек, возникает существенная разница между онкотическим давлением тканевой жидкости и крови. Вода устремляется в сторону высокого давления , т.е. в ткани и возникают онкотические отеки подкожной клетчатки. В таких случаях недопустимо потребление солей, что вызывает еще большее увеличение тканевого давления. Осмотическое давление в организме регулируется, объемом легких, выделением пота, но главным образом почками. Почки отвечают за содержание воды в организме. Проницаемость почечной мембраны для молекул воды зависит от содержания в ней АДГ (антидиуретического гормона). При его недостатке в организме выводится большее количество волы, иногда в 10 раз больше нормы.

Осмос лежит в основе процессов дыхания, усвоения пищи, распределения питательных веществ, выделения продуктов жизнедеятельности и т.д.