Виды растворов

3

РАСТВОРЫ

Растворы однородные смеси двух или большого числа веществ (компонентов), которые равномерно распределены в виде отдельных атомов, ионов, молекул.

Различают истинные, коллоидные растворы и суспензии.

Истинные растворы характеризуются прозрачностью, имеют малые размеры растворённых частиц, легко проходят через биологические мембраны. В зависимости от концентрации солей существует три типа растворов: изотонические; гипертонические; гипотонические;

1. И з о т о н и ч е с к и е р а с т в о р ы имеют одинаковую концентрацию солей, как и в плазме крови, и такое же осмотическое давление.

К ним относят растворы, имеющие концентрацию солей 0,9%.

Одним из таких растворов является физиологический раствор - это раствор хлорида натрия - NaCl 0,9%. В таком растворе в клетку и из клетки молекулы воды будут перемещаться в равном количестве в обе стороны.

С _кл = С _{раствор} С – концентрация солей

Н₂ 0

В этом растворе клетка сохраняет все жизненно важные функции, осуществляя процессы дыхания, размножения, обмена веществ.

Применение физиологического раствора.

Вводят физраствор через рот, внутривенно, внутримышечно, подкожно, в прямую кишку:

• при некоторых заболеваниях – тяжелые длительные поносы, холера, неукротимая рвота, обширные ожоги хлорид натрия выделяется из организма в больших количествах, чем обычно. Также его много теряется с потом при работе в горячих цехах. В таких случаях в организме возникает его недостаточность, что сопровождается развитием ряда болезненных явлений: спазмы, судороги, нарушения кровообращения, угнетение ЦНС;

• при интоксикациях, кровопотерях, обезвоживании, высокой температуре

• для промывания глаз, носовой полости.

• натрий хлористый является составной частью растворов применяющихся в качестве кровозамещающих (плазмозамещающих) жидкостей.

2. Г и п е р т о н и ч е с к и й р а с т в о р (2%, 5%, 10%, 15%) - это раствор в котором концентрация солей выше, чем в плазме крови.

К ним относятся растворы, содержащие более 0,9% солей. Если клетку поместить в такой раствор, то вода из клетки поступает в окружающую среду, при этом падает в клетке тургорное (осмотическое) давление, содержимое клетки сжимается, она теряет форму, происходит обезвоживание. Это явление называется - плазмолиз

. С _кл < С _{раствор}

Н₂ 0

Явление плазмолиза обратимое, если поместить клетку в гипотонический раствор, то в таком растворе она восстановит объем и форму Н₂ 0 клетка

Применяют гипертонический раствор для:

• полосканий горла, для ванн, обтираний;

• назначают при запорах для опорожнения кишечника.

• в виде компрессов и примочек применяются при лечении гнойных ран, раны очищаются от гноя;

• 2 – 5% растворы используют для промывания желудка при отравлении нитратом серебра;

• внутривенно используют при отёке лёгких и внутренних кровотечениях.

3. Г и п о т о н и ч е с к и й р а с т в о р, это раствор, имеющий меньшую концентрацию солей, чем в плазме крови. К ним относят ди - бидистиллированную воду, талую воду ледников. Если клетку поместить в гипотонический раствор, то в нее из раствора будет поступать вода, осмотическое давление возрастает, клетка набухает. Это явление получило название – деплазмолиз.

С _кл > С _{раствор}

Н₂ 0

Животные клетки, в таком растворе быстро разрушаются т.к. мембрана не выдерживает высокого осмотического давления и разрывается. Это явление называется цитолиз. Частные случаи цитолиза – разрушение эритроцитов крови – гемолиз, при этом гемоглобин выходит в плазму крови и окрашивает ее в красный цвет, такая кровь называется лаковой.

Растительные клетки в таком растворе обычно только набухают, т.к. имеют кроме цитоплазматической мембраны плотную клеточную стенку – целлюлозную оболочку. Но, если растительные клетки длительно находятся в гипотоническом растворе, то и они разрушаются.

Применяют гипотонические растворы в качестве растворителей для водорастворимых лекарственных препаратов. Путём пиноцитоза в клетки поступают питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты, лекарственные вещества.

а) клетки листа элодеи б) плазмолиз в клетках листа элодеи (в 10% растворе хлорида натрия)

Суспензии, или взвеси,— мутные жидкости, частицы которых размером более 0,2 мкм. При отстаивании взвешенные частицы оседают.

Коллоидные растворы. Если частицы имеют промежуточные размеры от 0,1 до 0,001 мкм, т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (греч. со11а— клей). Поскольку диаметр белковых молекул превышает 0,001 мкм, белки образуют коллоидные растворы и вся протоплазма представляет собой коллоид. В коллоидных растворах на поверхностях частиц создаются огромные суммарные площади

Молекулы воды, водородными связями прочно соединены с молекулами белков. Мельчайшие частицы веществ, окружённых молекулами воды, образуют коллоидные растворы – это цитоплазма, кариоплазма, межклеточные жидкости. В коллоидном растворе различают непрерывную фазу – дисперсионную среду (вода) и коллоидные частицы – дисперсную фазу. Коллоидной частицей протоплазмы чаще всего являются молекулы белка, т.к. их размеры соответствуют размерам коллоидных частиц.

Вокруг белка в коллоидном растворе образуются водные или с о л ь в а т н ы е (от лат. solvare - распускать) оболочки. Сольватная связанная вода прочно удерживается коллоидными частицами белков. Молекулы воды, создавая оболочки вокруг белков, препятствуют образованию крупных частиц. Такое состояние называется д и с п е р с н ы м (рассеянным, раздробленным).

Дисперсность (степень раздробленности) обратно пропорциональна размерам коллоидных частиц

d = , где d- дисперсность, r – размер коллоидной частицы.

Коллоидные частицы как бы взвешены в дисперсионной среде, где создаётся огромная поверхность, на которой происходит оседание, адсорбция веществ поступающих в клетку и течение разнообразных биохимических реакций.

Коллоидные растворы бывают в двух состояниях: в виде золя (растворённый) и геля (студень, более вязкий).

Гели дисперсные системы. В состоянии гель вытянутые белковые молекулы, соприкасаясь, друг с другом образуют остов из сетки, заполненный жидкостью.

Золи коллоидные р-ры с частицами, которые свободно перемещаются. Когда белковые молекулы (коллоидные частицы) расходятся, коллоид переходит в золь.

Эти процессы обратимы и в клетке совершаются непрерывно. При сокращении мышцы золь быстро переходит в гель и наоборот. При образовании псевдоподий у амёбы наблюдается переход геля в золь.

Такой переход из одного состояния в другое можно наблюдать на растворе желатина, который при нагревании - жидкий (золь), а при остывании становится студнеобразным (гель).

Коллоидное состояние определяет вязкость. Вязкость повышается, а дисперсность уменьшается, например, при повреждении клеток, размеры коллоидных частиц укрупняются, за счёт набухания и их агрегации.

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТОПЛАЗМЫ

ПОНЯТИЕ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ, КОЛЛОИДНОЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОТОПЛАЗМЫ

Протоплазма характеризуется рядом физико-химических свойств. Это обусловлено тем, что она представляет собой сложное соединение коллоидных растворов белка и других органических веществ с истинными растворами солей и ряда неорганических соединений. Протоплазма представляет собой устойчивый гидрофильный коллоид. Коллоидным состоянием протоплазмы обусловлена ее вязкость. У боль­шинства клеток консистенция цитоплазматического матрикса превышает вязкость воды не более чем в 5—10 раз, но в ряде случаев может быть зна­чительно выше. Вязкость протоплазмы зависит от обменных процессов в клетках. Так, она повышается при повреждении клетки, а в яйцеклетках — после оплодотворения. Во время деления клетки обнаруживается ритмич­ное изменение вязкости протоплазмы. Вязкость крови меняется в зависи­мости от физиологического и патологического состояния организма.

Раньше единственным физическим состоянием протоплазмы считалось коллоидное. Но в последнее время обнаружено, что ряд клеточных струк­тур представляют собой жидкие кристаллы. Жидкие кристаллы в отличие от настоящих, имеющих правильное чередование, Составляющих их моле­кул в трех измерениях обладают упорядоченностью лишь в двух измерениях. Жидкие, кристаллы занимают промежуточное положение между жидкостями и кристаллами. С одной стороны, они как жидкости обладают текучестью, могут сливаться друг с другом, с другой — подобно кристаллам, отличаются анизотропией, т. е. их прочность, электропроводность и ряд других свойств неодинаковы в разных направлениях. Особенности жидких кристаллов важны для понимания ряда процессов жизнедеятельности: у них иногда проявляется способность к движению, они нередко делятся почкованием. По-видимому, жидкокристаллическое состояние ряда клеточных структур обеспечивает их большую лабильность (подвижность, изменчивость).

Большой способностью к образованию жидких кристаллов обладают липиды. Жидкокристаллическая структура обнаружена в сперматозоидах, эритроцитах, клетках нервной системы и нервных волокон, палочках и кол­бочках сетчатки глаза.