Осмос – это давление жидкости внутри живой системы.
Сущность понятия осмос
Осмос имеет большое значение для жизнедеятельности представителей всех царств живой природы. Все биологические организмы состоят из клеток и внутри них в цитоплазме находится жидкость, которая содержит воду и различные вещества, растворенные в ней. Внутрь клетки вещества поступают строго избирательно, например, ионы, поддерживающие электронейтральность клеток.
Снаружи любая клетка омывается межклеточной жидкостью, которая тоже является водным раствором. Концентрация растворенных веществ внутри клеток гораздо больше, чем в межклеточной жидкости.
Осмос позволяет растворителю перейти из внешней среды в клетку и вызвать ее разбухание или тургор. Целесообразно привести определение данного понятия для формирования полного понимания заявленной темы.
Тургор – это давление воды на стенки клетки, придающее ей упругость и эластичность.
Кроме того, тургор способствует:
- сохранение формы клеток;
- стабилизация объема внутриклеточной жидкости;
- увлажнение растений.
Механизм протекания процесса
Благодаря осмотическому давлению становится возможным минеральное питание растений, поскольку именно оно обеспечивает восходящий ток воды от корня к листу и нисходящий ток жидкости для возвращения минеральных веществ в круговорот веществ. Осмотическое давление также поддерживается внутри ксилемы и флоэмы, которые являются разновидностями проводящей ткани растительного организма.
Также в организме человека присутствует ряд жидкостей, составляющих его внутреннюю среду: лимфу, кровь, тканевую жидкость. Они также обладают осмотическим давлением поддерживают его на постоянном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Такое давление называют изоосмией и оно является составной частью общего процесса обмена веществ. Осмотическое давление крови различных организмов неодинаково.
Если осмотическое давление крови снижается, то организм старается его воссоздать, удаляя из крови избыток растворенных частиц. Если же давление повышается, то число кинетически активных частиц значительно возрастает. Осмотическое давление крови поддерживается почками, но в этом процессе также участвует подкожно жировая клетчатка, которая накапливает избыток солей. Изоосмия регулируется, прежде всего, центральной нервной системой, а также деятельностью желез внутренней секреции.
Отклонение осмотического давления крови вызывает болезненное состояние. Симптомами его понижения являются:
- судороги,
- рвота,
- помутнение сознания.
Для предотвращения критического снижения величины осмотического давления в жидкостях организма необходимо соблюдать здоровый образ жизни и нормальный питательный и питьевой режим.
Растворы, которые имеют осмотическое давление, принятое за стандарт, называют изотоническими. При превышении установленной величины раствор признают гипертоничесмким, сниженное осмотическое давление наделяет раствор гипотоническим свойством.
В медицине изотоническими по отношению к крови являются растворы с концентрацией солей 0,9%. Обратным процессом по отношению к осмосу можно признать плазмолизом. Он отражает потерю давления и упругости клетки. При сильном деплазмолизе клетка теряет собственную упругость и жизнеспособность. Для того, чтобы не допустить возникновения деплазмолиза внутри живой системы необходимо поддерживать нормальное осмотическое давление.
При нарушении осмоса может возникнуть гемолиз. Этот процесс является частным случаем цитолиза.
Цитолиз – это разрушение животных клеток под влиянием различных причин.
Например, в крови происходит разрушение всех оболочек, если осмотическое давление снижается до 260-300 кПа. Величина снижения осмотического давления, критическая для разных организмов может быть различной.
В клинической практике в некоторых случаях применяются изотонические и гипертонические растворы. Гипертонические растворы вводят внутривенно при глаукоме, чтобы снизить внутриглазное давление из – за повышенного содержания жидкости в передней глазной камере. Многие соли обладают слабительным действием, а именно глауберова (Na2SO4• 10H2O) и горькая (MgSO4• 7H2O) соли. Данные типы солей всасываются в кровь достаточно плохо, и их высокая концентрация в кишечнике способствует интенсивному переходу воды внутрь кишечника из тех тканей, которые окружают его.
Бактериальные клетки также обладают осмотическим давлением высокой величины. При действии антибиотиков (например, пенициллина) ингибируется процесс биосинтеза стенок растущих стрептококков. Они становятся непрочными и под действием внутреннего осмотического давления легко разрушаются. Таким образом, осмотическое давление способствует противостоянию бактериальным клеткам, поэтому формируют иммунитет.
Осмос является важным биологическим процессом и его значение заключается в следующем:
- осмос позволяет мембране контролировать процесс поступления различных веществ в собственное внутреннее пространство;
- обеспечивает потребление влаги и питательных веществ растениями, благодаря чему возможен фотосинтез;
- формирует тургорное давление, как возможность придания клетки упругости;
- выделение избытка солей из клетки, чтобы поддержать ее жизнеспособность;
- реализация деятельности вакуолей, а именно их сократительных форм. Эти образования устроены достаточно сложно. Одноклеточные организмы обычно имеют два подобных органоида.
Сначала набухают приводящие каналы, затем вода транслируется в их основной резервуар. В последствии он отделяется от приводящих каналов путем экзоцитоза. Две вакуоли работают в противофазе, каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 12—15 с. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.
Тем самым понимание и контроль осмотических процессов формируют умение оказывать целенаправленное влияние на их протекание, что имеет крайне важное значение в медицине и биологии.
