Осмозата е насочен поток от молекулни частици през полупропусклива мембрана. В биологията той е от основно значение за регулирането на вода баланс в клетките.
Какво е осмоза?
Осмозата е насочен поток от молекулни частици през полупропусклива мембрана. В биологията той е от основно значение за регулирането на вода баланс в клетките. Осмозата означава „проникване“ на гръцки. Описва се като спонтанно преминаване за разтворители като вода през селективно пропусклива мембрана. Мембраната е пропусклива само за разтворителя, но не и за разтвореното вещество. Селективната дифузия само на един компонент води до изравняване на химичния потенциал от двете страни на мембраната. Осмозата често се среща в природата. Особено в биологичните мембрани, селективни маса трансферът е необходим за осъществяване на биологични транспортни процеси. Активните, енергоемки транспортни процеси обаче също гарантират, че пасивно развиващото се осмотично налягане не е разрушително за клетката. Въпреки че при нормални дифузионни процеси не е възможно обръщане, осмозата е обратим процес.
Функция и задача
В осмоза, молекули от разтвор или чист разтворител селективно дифузират през мембрана, докато химичният потенциал се балансира от двете страни на тази мембрана. Например, концентриран разтвор се разрежда от другата страна от разтворителя, докато натрупаното хидростатично налягане предотврати по-нататъшна дифузия. молекули могат да мигрират през мембраната, независимо от коя страна идват. Те обаче винаги са по-склонни да се разпръснат в посока на най-голямата потенциална разлика. Когато химическият потенциал е балансиран, същият брой частици мигрират отляво надясно, както отдясно наляво. По този начин нищо не се променя външно. Въпреки това, поради желаното разреждане на концентрирания разтвор, от едната страна се е натрупало по-голямо количество течност, което е създало високо налягане (осмотичното налягане). Ако мембраната вече не може да издържи на налягането, клетката може да бъде разрушена. Активните транспортни процеси през мембраната гарантират, че някои вещества се отстраняват с изразходването на енергия. Илюстративен пример за осмотичен процес е подуването на узрелите череши, когато към тях се добавя вода. В този процес водата прониква през външната кожа от плодовете, докато захар не може да избяга. Процесът на разреждане в плодовете продължава, докато се спука. В тялото, комбинацията от осмотични и активни енергоемки транспортни процеси гарантира гладкостта работа на биохимичните процеси в пространства, разделени с биомембрани. По този начин могат да съществуват клетки, които са отделени от външната среда, но са в постоянен метаболитен обмен с нея. Вътре в клетката има и органели, където могат да протичат отделни реакции. За да се предотврати увеличаването на осмотичното налягане до точката на разрушаване на биомембраните, молекули се изхвърлят от активни транспортни процеси. В клетките на бозайници протеинът NFAT5 се произвежда все по-често, когато се повиши осмотичното налягане. Той осигурява редица контра механизми за защита на клетката от хипертоник стрес (свръхналягане). В този процес транспорт протеини произвеждат се, които с изразходването на енергия насочват определени вещества извън клетката. Освен всичко друго, пикочните вещества като гликоза и излишък електролити се екскретират чрез бъбреците, за да регулират осмотичното налягане в тялото.
Болести и неразположения
Осмозата също играе важна роля в регулирането на електролита баланс. Електролити се разтварят соли и се състоят от положително заредени метални йони като натрий, калий, магнезий или калций йони и отрицателно заредени аниони като хлорид, бикарбонат, или фосфат аниони. Те присъстват в различни концентрации както вътре в клетката (вътреклетъчно), така и извън клетките (интерстициално) или вътре в кръвния поток (вътресъдово). The концентрация разликите генерират електрическото напрежение върху клетъчните мембрани, предизвиквайки различни процеси на клетъчно ниво. Ако концентрация разликите се нарушават, целият електролитен баланс също е нарушен. Бъбреците регулират този електролитен баланс чрез различни механизми като механизми за жажда, хормонални процеси или бъбрек-действащи пептиди. В случаи на тежки диария, повръщане, кръв загуба или бъбречна недостатъчност, водният и електролитният баланс могат да бъдат нарушени. Всеки електролит може да присъства или в твърде високи, или в твърде ниски концентрации. Нарушенията във водния и електролитния баланс понякога са животозастрашаващи, в зависимост от тяхната тежест. Примери за такива условия включват дехидрация, хиперхидратация, хипер- и хиповолемия (повишена или намалена кръв сила на звука), хипо- и хипернатриемия, хипо- и хиперкалиемияи хипо- и хиперкалциемия. Всяко от тези състояния изисква интензивно лечение. Като правило водно-електролитният баланс бързо се балансира. Ако обаче регулаторният механизъм между активните транспортни процеси и осмотичните процеси е нарушен от бъбречна недостатъчност или друго заболяване, може да възникне хроничен електролитен дисбаланс. В резултат на това се появяват отоци, сърдечно-съдови заболявания, мозъчен оток, объркани състояния или гърчове. Взаимовръзките на водния и електролитния баланс с биологичните процеси в организма са толкова сложни, че подобни симптоми често се наблюдават при всички форми на електролитни нарушения. Определянето на електролитния баланс трябва да бъде стандартно изследване, когато тези симптоми са хронични.
