Определение понятия осмос и механизмы его протекания

Определение понятия осмос

В жизнедеятельности всех без исключения представителей царств живой природы осмосу отводится важная роль. Живые существа состоят из клеток: внутри клеток в цитоплазме имеется жидкость, содержащая воду и растворенные в ней вещества. Поступление внутрь клетки таких веществ является избирательным. К примеру, так происходит с ионами, поддерживающими электронейтральность клеток.

Снаружи клеток находится межклеточная жидкость — это водный раствор. Отметим, что концентрация растворенных веществ внутри клеток выше в сравнении с межклеточной жидкостью.

Благодаря осмосу осуществляется переход растворителя из внешней среды в клетку с последующим разбуханием или тургором. Что же имеют в виду под тургором в биологии?

Благодаря тургору также:

• сохраняется форма клетки;
• стабилизируется объем внутриклеточной жидкости;
• происходит увлажнение растений.

Механизм протекания осмоса

Осмотическое давление обеспечивает процесс минерального питания растений: это достигается за счет восходящего тока воды от корня в направлении листа, а также за счет нисходящего тока жидкости, возвращающего минеральные вещества в круговорот веществ. Внутри ксилемы и флоэмы — это такие разновидности проводящей ткани растительного организма — также поддерживается осмотическое давление.

В человеческом организме полно жидкостей, являющихся частью его внутренней среды. Это лимфа, кровь, тканевая жидкость и др. Для них тоже свойственно наличие осмотического давления, которое они поддерживают на одном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Это давление получило название изоосмии. Оно является частью общего процесса обмена веществ. У различных организмов осмотическое давление крови не различается.

При снижении осмотического давления крови, организм удаляет из крови излишек растворенных в ней частиц — таким образом он старается вернуть давление в норму. При повышении осмотического давления происходит возрастание количества кинетически активных частиц.

Осмотическое давление крови осуществляется за счет почек. Непосредственное участие в нем принимает и подкожно жировая клетчатка, накапливающая избыток солей. Регуляция изоосмии происходит, в первую очередь, при помощи центральной нервной системы и желез внутренней секреции.

Различные отклонения осмотического давления от нормы сопровождаются болезненными ощущениями. В случае снижения возникают:

• судорога;
• рвота;
• помутнение сознания.

Здоровый образ жизни и соблюдение питательного и питьевого режима позволяет предотвратить критическое снижение величины осмотического давления в жидкостях человеческого организма.

Есть растворы, обладающие осмотическим давлением определенного стандарта: это изотоники. Если происходит превышение установленного стандарта, то раствор уже называют гипертоническим. В случае уменьшения стандарта речь идет о гипотоническом растворе.

Изотоническими в медицине называются растворы, в которых концентрация солей по отношению к крови равна 0,9%. Обратный процесс осмоса — плазмолиз. В этом случае происходит потеря давления и упругости клетки. Если происходит сильный деплазмолиз, то клетка утрачивает собственную упругость и жизнеспособность. Поддержание нормального осмотического давления позволяет не допустить появления деплазмолиза внутри живой системы.

Нарушения осмоса приводят к гемолизу — это частный случай цитолиза.

К примеру, в случае снижения осмотического давления до 260-300 кПа, то в крови начинают разрушаться все оболочки. У различных организмов критическая величина снижения осмотического давления разная.

В некоторых случаях в клинической практике встречается применение изотонических и гипертонических растворов. Последние вводятся внутривенно при глаукоме для снижения внутриглазного давления (оно возникает как результат повышенного содержания жидкости в передней глазной камере).

Для многих солей характерен слабительный эффект: это глауберова (Na2SO4′ 10H2O) и горькая (MgSO4’ 7H2O) соли. Эти соли плохо всасываются в кровь. В результате высокая их концентрация в кишечнике становится причиной интенсивного перехода воды внутрь кишечника — из окружающих его тканей.

У бактериальных клеток тоже наблюдается осмотическое давление высокой величины. В результате действия антибиотиков (пример — пеннциллин) ингибируется процесс биосинтеза стенок растущих стрептококков. Стенки теряют прочность и легко разрушаются под действием внутреннего осмотического давления. Можно сказать, что осмотическое давление помогает противостоять бактериальным клеткам и формирует иммунитет.

Значение осмоса в биологии

Значение осмоса для живого организма заключается в том, что:

• благодаря осмосу мембрана контролирует процесс поступления различных веществ в собственное внутреннее пространство;
• осмос обеспечивает потребление влаги и питательных веществ растениями — за счет этого происходит фотосинтез;
• осмос отвечает за формирование тургорного давления, обеспечивающего клетки упругостью;
• за счет него из клетки выделяются излишки солей и обеспечивается ее жизнеспособность;
• происходит реализация деятельности вакуолей — их сократительных форм. Такие образования имеют довольно сложное устройство. У одноклеточных организмов чаще всего два таких органоида.

Первым делом происходит набухание проводящих каналов, а после — трансляция воды в их основной резервуар. После при помощи экзоцитоза происходит отделение резервуара от приводящих каналов. Обе вакуоли осуществляют работу в противофазе. В нормальных физиологических условиях они сокращаются один раз в 12-15 секунд. В течение часа вакуоли способны выбросить из клетки объем воды, примерно равный самому объему клетки.

Понимание и контроль осмотических процессов дает возможность целенаправленно влиять на эти процессы. В медицине и биологии наличие такого влияния очень важно.