Поддержание осмотического баланса

Материал из Циклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Осмотическое давление на клетки крови диаграмма

Поддержание осмотического баланса (осморегуляция) — способность организмов контролировать концентрацию растворённых веществ внутри и вокруг своих клеток.

Позволяет живым существам поддерживать оптимальные условия для функционирования клеток, такие как уровень воды и концентрация осмотически активных веществ. Поддержание осмотического равновесия происходит благодаря работе полупроницаемых мембран, которые окружают клетки.

Для поддержания равновесия внутри и вокруг клеток организмы используют различные механизмы. Одним из них является активный транспорт, при котором клетки затрачивают энергию для перемещения веществ в определенном направлении. Также осморегуляция может осуществляться путем регуляции давления внутри клетки или использования осмотически активных веществ, которые способны притягивать или отталкивать воду.

Основные понятия осмоса[править]

Осмос[1][2] — односторонняя диффузия растворителя (воды) через полупроницаемую мембрану в более концентрированный раствор. Так как более концентрированный раствор содержит меньшую концентрацию молекул растворителя, в него путём диффузии просачивается растворитель из менее концентрированного раствора и разбавляет его до тех пор, пока концентрация не станет равной по обе стороны мембраны.

Механизм осмоса[править]

Искусственная полупроницаемая для растворителя мембрана, например, воды и непроницаемая для растворенных веществ, например, сахара, участвуют в процессе диффузии. Поры мембраны, пропуская маленькие молекулы растворителя, одновременно блокируют доступ больших молекул сахара.

Механизм осмоса на примере эритроцита: если полупроницаемая мембрана отделяет раствор сахара от ёмкости с чистой водой, то изначально концентрация молекул воды в растворе сахара ниже, чем в чистой воде. Поэтому количество молекул воды, проникающих из чистой воды в раствор сахара, больше, чем количество молекул воды, проникающих в обратном направлении.

Спустя некоторое время молекулы воды перейдут через мембрану, распространяясь по сосуду с раствором сахара, и так как поры слишком малы для того, чтобы пропускать сахарный раствор через мембрану, уровень жидкости в той части, где находится сахарный раствор, повышается. Если над раствором поместить поршень, то можно измерить оказываемое на него давление, которое в этом случае называется осмотическим давлением. Чем больше суммарная концентрация осмотически активных (гидрофильных) веществ в этом растворе, тем больше осмотическое давление раствора[2].

Изотонические, гипотонические и гипертонические растворы[править]

Изотонической называется среда осмотическое давление которой равно осмотическому давлению внутри клетки. В такой среде вода не поступает в клетку и не выводится из клетки.

Среда, осмотическое давление которой меньше осмотического давления внутри клетки, называется гипотонической. В такой среде вода поступает через мембрану внутрь клетки. Клетка без стенки в такой среде раздувается и может лопнуть. Если у клетки есть стенка, то клетка давит на стенку, но не лопается.

Среда, осмотическое давление которой больше осмотического давления внутри клетки, называется гипертонической. В такой среде вода выходит через мембрану из клетки, и клетка сжимается[3].

Если ввести в человеческий организм гипотонический раствор, то клетки крови будут лопаться, а если ввести гипертонический раствор, то клетки крови будут сжиматься. Поэтому для внутривенных вливаний больших объемов веществ их разбавляют изотоническим раствором — так называемым физиологическим раствором, например, 0,9 % NaCl.

Клетка растений состоит из стенки и протопласта. Клетки растений в гипертоническом растворе претерпевают плазмолиз — явление, когда протопласт сжимается и отходит от стенки. Плазмолиз может быть обратимым и необратимым. Обратный плазмолизу процесс называется деплазмолизом.

Различают разные типы плазмолиза: при судорожном плазмолизе клетка приобретает игольчатый вид, так как протопласты соседних клеток остаются соединённым плазмодесмами (цитоплазматическими мостиками)[2].

Значение осмоса[править]

Осмос является важным клеточным процессом. Мембраны всех живых клеток используют осмос для контроля поглощения необходимых веществ. Искусственные мембраны используются в аппаратах искусственной почки для очистки крови от токсинов.

Осмотическое давление[4][5] — это давление, создаваемое разницей концентраций растворов между двумя областями. Оно играет важную роль в многоклеточных организмах. Корни растений впитывают влагу, так как она поступает туда путем осмоса. Поскольку концентрация растворенных веществ внутри клетки растения больше, чем вне клетки, если растение получает достаточно воды, то она поступает в клетку, которая может лопнуть. Клетка оказывает на стенку давление, которое называется тургорным давлением, или тургором. Клеточная стенка противостоит этому давлению. В клетках бактерий, живущих в пресной воде или в почве, также оказывается давление на стенку[6][7].

У пресноводных одноклеточных (например, инфузории-туфельки, обыкновенной амебы) для выведения избытка поступающей в клетку из-за осмоса воды существуют сократительные вакуоли. Одноклеточные, обитающие в морях, выкачивают из клеток соли, и осмотическое давление в клетке выравнивается с осмотическим давлением морской воды. Сократительные вакуоли инфузорий устроены сложно. Их обычно две. Сначала набухают приводящие каналы, затем вода из них перекачивается в основной резервуар. При сокращении резервуара он отделяется от приводящих каналов, а вода выбрасывается путём экзоцитоза. Две вакуоли работают в противофазе, каждая при нормальных физиологических условиях сокращается один раз в 12—15 секунд. За час вакуоли выбрасывают из клетки объём воды, примерно равный объёму клетки.

У многоклеточных животных формируется внутренняя среда организма, изотоническая клеткам, а содержание солей во внутренней среде обеспечивается функционированием выделительной системы, кожи и легких. Регуляция осмотического состава внутренней среды организма называется осморегуляцией[2].

Механизмы регуляции осмоса[править]

Организмы имеют множество механизмов, чтобы регулировать осмос в своих клетках и поддерживать гомеостаз внутренней среды. Одним из ключевых механизмов является регуляция концентрации воды и растворенных веществ, особенно ионов, внутри и вокруг клеток.

Основные механизмы регуляции осмоса
  1. Осморегуляция — это способность организма поддерживать постоянную концентрацию внутренней среды, несмотря на изменения внешних условий. Он обычно включает в себя механизмы, регулирующие уровень воды, солей и других растворенных веществ.
  2. Осмокоррекция — это процесс, при котором организм адаптируется к изменениям в концентрации растворов. Например, если концентрация солей в окружающей среде повышается, организм может регулировать свою концентрацию солей, чтобы сократить разницу и поддерживать гомеостаз.
  3. Осмодепрессия — это реакция организма на низкую концентрацию растворов. Он может включать усиление активности осмотических насосов и проницаемости мембраны для растворов[3].

В осморегуляции участвуют различные органы и системы. Например, почки играют важную роль в регулировании уровня воды и ионов в организме. Они фильтруют кровь и удаляют избыток воды и отходы через мочевые пути.

Другим важным механизмом регуляции осмоса является растворимость клеток. Клетки имеют специальные насосы и ионообменники, которые регулируют концентрацию ионов и молекул внутри клетки. Это позволяет им контролировать свое осмотическое давление и предотвратить попадание избыточной воды или потерю важных растворенных молекул. Механизмы регуляции осмоса сложны и разнообразны, и они играют важную роль в поддержании гомеостаза и жизнедеятельности организма[8][7].

Для поддержания осмотического баланса необходимо[править]

  • соблюдать правильный питательный режим, включая достаточное количество витаминов, минералов, белков и углеводов. Важно употреблять продукты, содержащие достаточное количество необходимых витаминов, минералов и других питательных веществ
  • поддерживать достаточный уровень гидратации, выпивая достаточное количество воды (около 2 литров в день)
  • следить за своим здоровьем, регулярно проходить медицинские осмотры и контролировать уровень сахара в крови
  • при необходимости обращаться к врачу, если есть какие-либо проблемы со здоровьем, которые могут повлиять на осмотический баланс[1][9]

См. также[править]

Источники[править]

  1. ↑ 1,0 1,1 Осмос и гипоосмос. Медицинский центр иммунокоррекции им. Р.Н. Ходановой. Проверено 29 ноября 2023.
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 2,3 Осмос и осморегуляция. Фоксфорд. Проверено 29 ноября 2023.
  3. ↑ 3,0 3,1 Поддержание осмотического равновесия. Осмотическое равновесие сред организма. МедУнивер. Проверено 29 ноября 2023.
  4. ↑ Осмотическое давление. Проверено 29 ноября 2023.
  5. ↑ Осмотическое и онкотическое давление. StudFile. Проверено 29 ноября 2023.
  6. ↑ Осмотическое давление. Проверено 29 ноября 2023.
  7. ↑ 7,0 7,1 Осмотическое давление. ВайбрансГолд. Проверено 29 ноября 2023.
  8. ↑ Регуляция осмоса: принципы и механизмы. Городец870.рф (07.07.2020). Проверено 29 ноября 2023.
  9. ↑ Водно-электролитный обмен. Проверено 29 ноября 2023.

Литература[править]

Ссылки[править]

Ruwiki logo.png Одним из источников этой статьи является статья в википроекте «Рувики» («Багопедия», «ruwiki.ru») под названием «Поддержание осмотического баланса», находящаяся по адресу:

«https://ru.ruwiki.ru/wiki/Поддержание_осмотического_баланса»

Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий.
Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?»

Источник — http://cyclowiki.org/w/index.php?title=Поддержание_осмотического_баланса&oldid=1840615