Коллоидно-осмотическое давление плазмы и интерстициальной жидкости

Обновлено: 27.10.2022

Осмотическое давление — это связывающая способность водных раство­ров, зависящая от количества растворенных частиц, но не от природы рас­творенного вещества или растворителя. Осмотическое давление создается в тех случаях, когда раствор отделен от чистого растворителя мембраной, которая свободно проходима для растворителя, но непроницаема для растворенных веществ. Количество веществ в растворе принято обозначать в миллимолях на 1 л (ммоль/л).

Плазма крови представляет собой сложный раствор, содержащий ионы (Na + К + , Сl + , НСО₃ — и др.), молекулы неэлектролитов (мочевина, глюкоза и др.) и протеины. Осмотическое давление плазмы равно сумме осмоти­ческих давлений содержащихся в ней ингредиентов (табл. 19.2).

Данные, приведенные в табл. 19.2, рассчитаны по уравнению Вант-Гоффа (Белавин Ю.И.). Уравнение справедливо для разбавленных раство­ров. В реальном растворе значения осмотического давления могут быть несколько меньше за счет межмолекулярных и межионных воздействий. В указанной таблице не учтены жиры и холестерин.

Общая концентрация плазмы составляет 285—295 ммоль/л. Осмотическое давление плазмы создается преимущественно диссоциированными электролитами, имеющими относительно высокую молекулярную кон­центрацию и незначительную молекулярную массу. Осмотическую кон­центрацию обозначают термином «осмолярность» — количество миллимолей, растворенных в 1 л воды (ммоль/л), или термином «осмоляльность» (ммоль/кг). Примерно 50 % осмотического давления плазмы обусловлено Na + и Сl + . Одновалентные ионы образуют в растворе количество осмолей, равное числу эквивалентов. Двухвалентные ионы образуют по два экви­валента, но по одному осмолю; 100 мг% глюкозы создают 5,5 ммоль/л, 100 мг% мочевины — 17,3 ммоль/л, белки плазмы — 1,5—2 ммоль/л.

Таблица 19.2.

Концентрация компонентов плазмы и создаваемое ими осмоти­ческое давление

Осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными коллоидными веществами, называется коллоидно-осмотическим давлением (КОД). В плазме этими веществами являются альбумины, глобулины и фибрино­ген. В норме КОД равно 25 мм рт.ст. (3,4 кПа) и может быть определено с помощью расчетов или прямым измерением онкометром (табл. 19.3).

КОД зависит от молекулярной массы растворенного вещества и его концентрации. Альбумины, концентрация которых в плазме равна 42 г/л (4,2 г%), имеют мол. м. 70 000, их доля в КОД плазмы составляет до 80 %. Глобулины, имеющие более высокую мол. м., чем альбумины, создают до 16—18 % общего КОД плазмы. Всего 2 % КОД плазмы создают белки свертывающей системы крови. КОД зависит от уровня белка плазмы, главным образом от уровня альбумина, и связано с волемией, осмолярностью и концентрацией Na + в плазме.

КОД играет важную роль в поддержании объема водных секторов и тургора тканей, а также в процессах транскапиллярного обмена. Имеется пря­мая зависимость между объемом плазмы и величиной КОД. Соотношение КОД и гидростатического давления определяет процессы фильтрации и реабсорбции. Снижение концентрации белков плазмы, особенно альбумина, сопровождается уменьшением объема крови и развитием отеков. Липоидо-растворимые вещества не обладают осмотической активностью.

Повышение осмолярности плазмы приводит к увеличению продукции антидиуретического гормона (АДГ) и вызывает ощущение жажды. Под влиянием АДГ меняется состояние гиалуроновых комплексов интерстициального сектора, повышается резорбция воды в дистальных канальцах почки и уменьшается мочеотделение. Образование АДГ закономерно увеличивается при снижении объемов жидкости в интерстициальном и внутрисосудистом секорах. При повышении объема крови образование АДГ уменьшается.

Коллоидно-осмотическое давление плазмы и интерстициальной жидкости

а) Белки плазмы создают коллоидно-осмотическое давление. В отдельной статье на сайте дана основная характеристика осмотического давления. Там подчеркивалось, что только те молекулы и ионы, которые не проходят через поры полупроницаемых мембран, участвуют в создании осмотического давления. Поскольку белки являются растворенными в плазме и тканевой жидкости компонентами, которые не проходят через поры капиллярной стенки, именно они ответственны за величину осмотического давления по обе стороны стенки капилляров. Чтобы отличать осмотическое давление, которое существует по обе стороны клеточной мембраны, от осмотического давления, которое существует по обе стороны стенки капилляра, последнее стали называть коллоидно-осмотическим давлением, или онкотическим давлением.

Капиллярное давление жидкости и коллоидно-осмотическое давление — силы, вызывающие движение жидкости через стенку капилляра в разных направлениях

Термин «коллоидноосмотическое давление» исторически возник из представления о том, что раствор белков является коллоидным раствором, хотя в действительности он является истинным молекулярным раствором.

б) Нормальная величина коллоидно-осмотического давления. Коллоидно-осмотическое (онкотическое) давление плазмы крови здорового человека в среднем равно 28 мм рт. ст. Из них 19 мм рт. ст. создается молекулами растворенных белков, а 9 мм рт. ст. — благодаря эффекту Доннана за счет осмотического давления натрия, калия и других катионов, связанных с белками плазмы.

в) Влияние различных белков плазмы на коллоидно-осмотическое давление. Белки плазмы представляют собой смесь, содержащую альбумины (молекулярная масса которых составляет в среднем 69000), глобулины (молекулярная масса 140000), фибриноген (молекулярная масса 400000). Таким образом, 1 г глобулина содержит только половину числа молекул, которые составляют 1 г альбумина, а 1 г фибриногена содержит всего 1/6 числа молекул, составляющих 1 г альбумина. Величина осмотического давления зависит от числа молекул, растворенных в жидкости, а не от их массы. Далее в таблице приведены как концентрации разных белков в плазме крови (г/дл), так и вклад белка каждого типа в общее коллоидно-осмотическое давление плазмы (Ркопл).

Из таблицы видно, что около 80% общего коллоидно-осмотического давления плазмы создается альбуминами, 20% — глобулинами и ничтожно малая часть — фибриногеном. Таким образом, для поддержания динамического равновесия между жидкостью в капиллярах и тканях наиболее важное значение имеют альбумины.

Коллоидно-осмотическое давление интерстициальной жидкости

Обычно размеры пор капиллярной стенки меньше, чем размеры белковых молекул, однако это справедливо не для всех пор, поэтому небольшое количество белков плазмы может проходить через стенку капилляра в интерстициальное пространство.

Общее содержание белков в 12 л интерстициальной жидкости организма немного больше, чем общее количество белков плазмы, но поскольку этот объем в 4 раза больше объема плазмы, концентрация белков интерстициальной жидкости составляет только 40% концентрации белков плазмы, т.е. примерно 3 г/дл. Легко рассчитать, что эта концентрация белков соответствует коллоидно-осмотическому (онкотическому) давлению 8 мм рт. ст.

Фильтрация жидкости через стенку капилляра. Факторы влияющие на движение жидкости через стенку капилляра

Гидростатическое давление в капиллярах способствует выходу воды и растворенных в ней веществ через стенку капилляров в интерстициальное пространство. И наоборот, осмотическое давление, создаваемое белками плазмы (так называемое коллоидно-осмотическое, или окотическое, давление) способствует движению жидкости из интерстициального пространства в кровь. Другими словами, коллоидно-осмотическое давление белков предотвращает уменьшение объема внутрисосудистой жидкости, т.к. препятствует выходу ее в интерстициальное пространство.

Особое значение имеет лимфатическая система, которая возвращает в кровоток небольшое количество жидкости и белков, которые попали из крови в интерстиций. Далее в этой главе мы обсудим механизмы, которые контролируют как процесс фильтрации в капиллярах, так и лимфоотток, и таким образом регулируют соотношение объема плазмы и объема интерстициальной жидкости.

а) Четыре основных фактора определяют движение жидкости через стенку капилляра — гидростатические и коллоидноосмотические силы. На рисунке выше показано действие четырех основных сил, которые определяют, будет ли жидкость переходить из крови в интерстиций или, наоборот, из интерстиция в кровь. Эти силы назвали силами Старлинга в честь физиолога, который первым подчеркнул их важное значение.

1. Давление в капиллярах (Рк), которое способствует выходу жидкости из капилляров в межклеточное пространство.

2. Давление интерстициальной жидкости (Риж), которое способствует входу жидкости в капилляр, если оно положительное, и выходу жидкости из капилляра, если оно отрицательное.

3. Коллоидно-осмотическое давление плазмы в капилляре (Ркопл), которое способствует входу жидкости в капилляр.

4. Коллоидно-осмотическое давление интерстициальной жидкости (Ркоиж), которое способствует выходу жидкости из капилляров в межклеточное пространство.

Если сумма этих сил, создающих фильтрационное давление, положительная, то происходит фильтрация жидкости через стенку капилляров. Если сумма сил Старлинга отрицательная, то происходит реабсорбция жидкости из интерстициального пространства в капилляры. Величину фильтрационного давления (Рф) рассчитывают следующим образом:

Рф = Рк — Риж — Ркопл + Ркоиж.

Как будет сказано далее, фильтрационное давление в нормальных условиях имеет небольшую положительную величину, поэтому в большинстве органов происходит фильтрация жидкости через стенку капилляров в интерстициальное пространство. Кроме того, скорость фильтрации в тканях зависит от количества и размеров пор в стенке капилляров, а также от количества действующих капилляров. Все перечисленные факторы учитываются в виде коэффициента фильтрации (Кф). Коэффициент фильтрации определяет способность капиллярной стенки фильтровать жидкость при данной величине фильтрационного давления и выражается обычно в мл/мин на 1 мм рт. ст. фильтрационного давления.

Скорость фильтрации жидкости в капиллярах рассчитывают следующим образом:

Фильтрация = Кф х Рф.

В следующих статьях мы подробно обсудим каждый из факторов, влияющих на скорость фильтрации.

Водно-электролитный обмен в организме здорового человека: принципы регуляции

Регуляция водно-солевого обмена, как и большинство физиологичес­ких регуляций, включает афферентное, центральное и эфферентное звенья. Афферентное звено представлено массой рецепторных аппара­тов сосудистого русла, тканей и органов, воспринимающих сдвиги осмотического давления, объема жидкостей и их ионного состава. В результате, в центральной нервной системе создается интегрированная картина состояния водно-солевого баланса в организме. Так, при увеличении концентрации электролитов и уменьшении объема циркулирующей жидкости (гиповолемии) появляется чувство жажды, а при увеличении объема циркулирующей жидкости (гиперволемии) оно уменьшается. Следствием центрального анализа является изменение питьевого и пищевого по­ведения, перестройка работы желудочно-кишечного тракта и системы выделения (прежде всего функции почек), реализуемая через эффе­рентные звенья регуляции. Последние представлены нервными и, в большей мере, гормональными влияниями. Увеличение объема циркулирующей жидкости за счет повышенного содержания воды в крови (гидремия) может быть компенсаторным, возникающим, например, после массивной кровопотери. Гидремия с аутогемодиллюцией представляет собой один из механизмов восстановления соответствия объема циркулирующей жидкости емкости сосудистого русла. Патологическая гидремия является следствием нарушения водно-солевого обмена, например при почечной недостаточности и др. У здорового человека может развиться кратковременная физиологическая гидремия после приема больших количеств жидкости.

Помимо перманентного обмена водой между организмом и окружающей средой важное значение имеет обмен водой между внутриклеточным, внеклеточным сектором и плазмой крови. Следует отметить, что механизмы водно-электролитного обмена между секторами не могут быть сведены только к физико-химическим процессам, так как распределение воды и электролитов связано также с особенностями функционирования мембран клеток. Наиболее динамичным является интерстициальный сектор, на котором прежде всего отражаются потеря, накопление и перераспределения воды и сдвиги электролитного баланса. Важными факторами, влияющими на распределение воды между сосудистым и интерстициальным секторами является степень проницаемости сосудистой стенки, а также соотношение и взаимодействие гидродинамических давлений секторов. В плазме содержание белков равна 65-80 г/л, а в интерстициальном секторе только 4 г\л. Это создает постоянную разность коллоидно-осмотического давления между секторами, обеспечивающую удержание воды в сосудистом русле. Роль гидродинамического и онкотического факторов в обмене воды между секторами была показана еще в 1896г. американским физиологом Э. Старлингом: переход жидкой части крови в межтканевое пространство и обратно обусловлен тем, что в артериальном капиллярном русле эффективное гидростатическое давление выше, чем эффективное онкотическое давление, а в венозном капилляре — наоборот.

Гуморальная регуляция водно-электролитного баланса в организме осуществляется следующими гормонами:

— антидиуретический гормон (АДГ, вазопрессин), воздействует на собирательные трубочки и дистальные канальцы почек, увеличивая реабсорбцию воды;
— натриуретический гормон (предсердный натриуретический фактор, ПНФ, атриопептин), расширяет приносящие артериолы в почках, что увеличивает почечный кровоток, скорость фильтрации и экскрецию Na+; ингибирует выделение ренина, альдостерона и АДГ;
— ренин-ангиотензин-альдостероновая система стимулирует реабсорбцию Na+ в почках, что вызывает задержку NaCl в организме и повышает осмотическое давление плазмы, что определяет задержку выведения жидкости.

— паратиреоидный гормон увеличивает абсорбцию калия почками и кишечником и выведение фосфатов и увеличение реабсорбции кальция.

Содержание натрия и организме регулируется в основном почками под контролем ЦНС через специфические натриорецепторы. реагирующие на изменение содержания натрия в жидкостях тела, а также волюморецепторы и осморецепторы, реагирующие на изменение объема циркулирующей жидкости и осмотического давления внеклеточной жидкости соответственно. Содержание натрия в организме контролируется ренин-ангиотензинной системой, альдостероном, натрийуретическими факторами. При уменьшении содержания воды в организме и повышении осмотического давления крови усиливается секреция вазопрессина (антидиуретического гормона), который вызывает увеличение обратною всасывания воды в почечных канальцах. Увеличение задержки натрия почками вызывает альдостерон, а усиление выведения натрия — натрийуретические гормоны, или натрийуретические факторы (атриопептиды, простагландины, уабаинподобное вещество).

Состояние водно-солевого обмена в значительной степени определяет содержание ионов Cl- во внеклеточной жидкости. Из организма ионы хлора выводятся в основном с мочой, желудочным соком, потом. Количество экскретируемого хлорида натрия зависит от режима питания, активной реабсорбции натрия, состояния канальцевого аппарата почек, кислотно-щелочного состояния. Обмен хлора в организме пассивно связан с обменом натрия и регулируется теми же нейрогуморальными факторами. Обмен хлоридов тесно связан с обменом воды: уменьшение отеков, рассасывание транссудата, многократная рвота, повышенное потоотделение и др. сопровождаются увеличением выведения ионов хлора из организма.

Баланс калия в организме поддерживается двумя способами:
изменением распределения калия между внутри- и внеклеточным компартментами, регуляцией почечной и внепочечной экскреции ионов калия.
Распределение внутриклеточного калия по отношению к внеклеточному поддерживается прежде всего Na-K-АТФазой, являющейся структурным компонентом мембран всех клеток организма. Поглощения калия клетками против градиента концентрации инициируют инсулин, катехоламины , альдостерон. Известно, что ацидоз способствует выходу калия из клеток, алкалоз — перемещению калия внутрь клеток.

Экскретируемая почками фракция калия обычно составляет приблизительно 10-15 % от всего фильтруемого калия плазмы. Задержка в организме или выделение калия почкой определяется тем, каково направление транспорта калия в связующем канальце и собирательной трубке коры почек. При высоком содержании калия в пище эти структуры секретируют его, а при низком — секреция калия отсутствует. Помимо почек калий выводится желудочно-кишечным трактом и при потоотделении. При обычном уровне ежедневного потребления калия (50-100 ммоль/сут) приблизительно 10 % удаляются со стулом.

Главные регуляторы обмена кальция и фосфора в организме: витамин D, паратгормон и кальцитонин. Витамин D (в результате преобразований в печени образуется витамин D3, в почках — кальцитриол) увеличивает всасывание кальция в пищеварительном тракте и транспорт кальция и фосфора к костям. Паратгормон выделяется при снижении уровня кальция в сыворотке крови, высокий же уровень кальция тормозит образование паратгормона. Паратгормон способствует повышению содержания кальция и снижению концентрации фосфора в сыворотке крови. Кальций резорбируется из костей, также увеличивается его всасывание в пищеварительном тракте, а фосфор удаляется из организма с мочой. Паратгормон также необходим для образования активной формы витамина D в почках. Увеличение уровня кальция в сыворотке крови способствует выработке кальцитонина. В противоположность паратгормону он вызывает накопление кальция в костях и снижает его уровень в сыворотке крови, уменьшая образование активной формы витамина D в почках. Увеличивает выделение фосфора с мочой и снижает его уровень в сыворотке крови.

Осмотическое и онкотическое давление

Содержащиеся в плазме осмолиты (осмотически активные вещества), т.е. электролиты низкомолекулярных (неорганические соли, ионы) и высокомолекулярных веществ (коллоидные соединения, преимущественно белки) определяют важнейшие характеристики крови — осмотическоеионкотическоедавление. В медицинской практике эти характеристики важны не только по отношению к кровиperse(например, представление об изотоничности растворов), но и для реальной ситуацииinvivo(например, для понимания механизмов перехода воды через капиллярную стенку между кровью и межклеточной жидкостью [в частности механизмов развития отёков], разделённых эквивалентом полупроницаемой мембраны — стенкой капилляра). В этом контексте для клинической практики существенны и такие параметры, какэффективноегидростатическоеи

центральноевенозноедавление.

 Осмотическоедавление() — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от растворителя (воды) полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (в условияхinvivoею является сосудистая стенка). Осмотическое давление крови может быть определено по точке замерзания (т.е. криоскопически) и в норме составляет 7,5 атм (5800 мм рт. ст., 770 кПа, 290 мосмоль/кг воды).

 Онкотическоедавление(коллоидно-осмотическое давление — КОД) — давление, которое возникает за счёт удержания воды в сосудистом русле белками плазмы крови. При нормальном содержании белка в плазме (70 г/л) КОД плазмы — 25 мм рт.ст. (3,3 кПа), тогда как КОД межклеточной жидкости значительно ниже (5 мм рт.ст., или 0,7 кПа).

 Эффективноегидростатическоедавление— разница между гидростатическим давлением межклеточной жидкости (7 мм рт.ст.) и гидростатическим давлением крови в микрососудах. В норме эффективное гидростатическое давление составляет в артериальной части микрососудов 36–38 мм рт.ст., а в венозной — 14–16 мм рт.ст.

 Центральноевенозноедавление— давление крови внутри венозной системы (в верхней и нижней полых венах), в норме составляющее от 4 до 10 см водного столба. Центральное венозное давление снижается при уменьшении ОЦК и повышается при сердечной недостаточности и застое в системе кровообращения.

Движение воды через стенку кровеносного капилляра описывает соотношение (Старлинг):

Уравнение24–3

где: V — объём жидкости, проходящей через стенку капилляра за 1 мин; Kf — коэффициент фильтрации; P1 — гидростатическое давление в капилляре; P2 — гидростатическое давление в интерстициальной жидкости; P3 — онкотическое давление в плазме; P4 — онкотическое давление в интерстициальной жидкости.

Инфузионныерастворыиотёки

Понятие о изо-, гипер- и гипоосмотических растворах введено в главе 3 (см. раздел «Транспорт воды и поддержание клеточного объёма»). Солевые инфузионные растворы для внутривенного введения должны иметь то же осмотическое давление, что и плазма, т.е. быть изоосмотическими (изотоническими, например, так называемый физиологический раствор — 0,85% раствор хлорида натрия).

 Если осмотическое давление вводимой (инфузионной) жидкости выше (гиперосмотический, или гипертонический раствор), это приводит к выходу воды из клеток.

 Если осмотическое давление вводимой (инфузионной) жидкости ниже (гипоосмотический, или гипотонический раствор), это приводит к поступлению воды в клетки, т.е. к их набуханию (клеточный отёк)

Осмотическийотёк(накопление жидкости в межклеточном пространстве) развивается при повышении осмотического давления тканевой жидкости (например при накоплении продуктов тканевого обмена, нарушении выведения солей)

Онкотическийотёк(коллоидно-осмотический отёк), т. е. увеличение содержания воды в интерстициальной жидкости, обусловлен снижением онкотического давления крови при гипопротеинемии (в основном, за счёт гипоальбуминемии, так как альбумины обеспечивают до 80% онкотического давления плазмы).

Читайте также:

  
• КТ, цистография при травме мочевого пузыря
  
• Закон Харди-Вайнберга при аутосомно-рецессивных болезнях
  
• Липома головы и шеи — лучевая диагностика
  
• Недостаточное питание
  
• КТ, МРТ при рануле

Биология для студентов — 07. Клетка как осмотическая система. Практическая значимость знаний по теме для земледелия

Диффузия воды через полупроницаемую мембрану называется осмосом.

Полупроницаемая мембрана – это мембрана, хорошо проницаемая для воды и непроницаемая или плохо проницаемая для растворенных в воде веществ.

Осмотическая ячейка – это пространство, окруженное полупроницаемой мембраной и заполненное каким-либо водным раствором, способным развивать определенное осмотическое давление.

Осмотическое давление (диффузное давление) – термодинамический параметр, характеризующий стремление раствора к понижению концентрации при соприкосновении с чистым растворителем вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя. Если раствор отделен от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, то возможна лишь односторонняя диффузия – осмотическое всасывание растворителя через мембрану в раствор. В этом случае осмотическое давление становится доступной для прямого измерения величиной. Оно равно избыточному давлению, приложенному со стороны раствора при осмотическом равновесии.

Осмотическое давление обусловлено понижением химического потенциала растворителя в присутствии растворённого вещества. Тенденция системы выравнивать химические потенциалы во всех частях своего объёма и переходить в состояние с более низким уровнем свободной энергии вызывает осмотический (диффузионный) перенос вещества.

Осмотическое давление в идеальных и предельно разбавленных растворах не зависит от природы растворителя и растворённых веществ; при постоянной температуре оно определяется только числом «кинетических элементов» (ионов, молекул, ассоциатов или коллоидных частиц) в единице объёма раствора.

Осмотическое давление (Р) численно равно давлению, которое оказало бы растворённое вещество, если бы оно при данной температуре находилось в состоянии идеального газа и занимало объём, равный объёму раствора.

Осмотическое давление измеряют с помощью специальных приборов (осмометров), определяя избыточное гидростатическое давление столба жидкости в трубке осмометра после установления осмотического равновесия.

Осмос является основным механизмом поступления воды в растительную клетку.

Все клеточные мембраны, в том числе плазмалемма и тонопласт, являются полупроницаемыми мембранами. Вода проходит в клетку через водные поры в плазмалемме, образованные специальными белками – аквапоринами.

Внутри вакуоли («осмотической ячейки») клеточный сок развивает осмотическое давление π:

π = i С R T,

где С – концентрация раствора в молях; Т – абсолютная температура; R – газовая постоянная 0,082 л × атм/град × моль; i – изотонический коэффициент, равный 1 + α(n–1), где α – степень электролитической диссоциации; n – число ионов, на которые распадается молекула электролита.

Благодаря осмотическому притоку воды в клетку там возникает гидростатическое давление, называемое тургорным. Это давление прижимает цитоплазму к клеточной стенке и растягивает ее. Клеточная стенка имеет ограниченную эластичность и оказывает равное противодавление. Эластическое растяжение ткани благодаря тургорному давлению ее клеток придает твердость неодревесневшим частям растений. Завядающие побеги становятся дряблыми, так как при потере воды тургорное давление падает. Тургорное давление противодействует притоку воды в клетку. Давление, с которым вода осмотически притекает в клетку, равно, таким образом, разности осмотического давления π и тургорного давления P. Эту величину называют сосущей силой S:

S = π – P.

Вода поступает в клетку из внешнего раствора, если его потенциальное осмотическое давление меньше сосущей силы клетки, и, наоборот, вода выходит из клетки в раствор с более высоким потенциальным осмотическим давлением. Величину осмотического потенциала можно определить плазмолитическим методом.

Плазмолиз – это процесс, обусловленный потерей воды клеткой. Он проявляется в отходе протопласта от клеточной стенки. При переносе плазмолизированных тканей в гипотонический раствор (или чистую воду) вода поступает в клетку и происходит деплазмолиз. Количество воды в клетке увеличивается, объем вакуоли возрастает – и она прижимает цитоплазму к клеточной стенке.

Плазмолитический метод основан на подборе изоосмотического (изотонического) раствора, то есть имеющего осмотический потенциал, равный осмотическому потенциалу клетки. Раствор, при котором начался плазмолиз, имеет осмотический потенциал, примерно равный осмотическому потенциалу клетки. Зная концентрацию наружного раствора в молях, можно вычислить осмотический потенциал клетки.

Иногда при сильном завядании протопласт не отстает от клеточной стенки, как при плазмолизе, а сжимается и тянет ее за собой. При этом клеточная стенка прогибается. Это явление называют циторризом. Развивается натяжение (или отрицательное давление стенки) – и потенциал тургорного давления приобретает отрицательное значение. В этом случае величина водного потенциала определяется уже не разностью, а суммой.

Величина осмотического потенциала позволяет судить о способности растения поглощать воду из почвы и удерживать ее, несмотря на иссушающее действие атмосферы.

Осмотический потенциал — показатель, равный по величине и размерности осмотическому давлению, но противоположный ему по знаку (т. е. осмотический потенциал является отрицательной величиной). Чем концентрироаннее раствор, тем выше его осмотическое давление и, следовательно, ниже его осмотический потенциал. 

Осмотический потенциал колеблется у разных растений в пределах от –5 до –200 баров. У водных растений осмотический потенциал около –1 бара. У большинства растений средней полосы осмотический потенциал колеблется от –5 до –30 баров, растения степей и пустынь имеют более отрицательный осмотический потенциал. Осмотический потенциал различен и у разных жизненных форм. У деревьев он отрицательнее, чем у кустарников и травянистых растений. У светолюбивых растений осмотический потенциал отрицательнее, чем у теневыносливых растений.

Поступление воды в клетку обусловлено не только осмотическим давлением, но и силой набухания. Набуханием называют поглощение жидкости или пара высокомолекулярным веществом (набухающим телом), сопровождаемое увеличением объема. Явление набухания обусловлено коллоидальными и капиллярными эффектами. В протоплазме преобладает набухание на коллоидальной основе (гидратация коллоидов), а в клеточной стенке наблюдаются оба эффекта: капиллярный – накопление воды между микрофибриллами и в межмицеллярных пространствах; коллоидальный – гидратация полисахаридов, особенно гемицеллюлоз. У некоторых частей растений поглощение воды происходит исключительно путем набухания, например, у семян.

Новые прогрессивные направления биотехнологии и биоинженерии растений призваны обеспечивать высокую продуктивность и устойчивость растений.
Фактором, действующим на растения, является импульсное давление (ИД). Давление влияет на различные процессы у растений. Быстрые изменения осмотического давления могут вызывать некоторые неспецифические стрессовые симптомы в растениях, в то время как нормальное осмотическое давление — важный фактор в клеточном развитии, росте и поглощении воды. Перед посевом семена обрабатывали импульсным давлением, создаваемым ударной волной в водной среде. Каждый плод испытывал объёмное сжатие. Время прохождения ударной волны составляло 15–25 мксек. Импульсное давление (ИД) при воздействии на семена в малых дозах (11 МПа) приводит к увеличению продуктивности на 12 % без значительных повреждений и способствует адаптации растения ко второму фактору — пониженной температуре.

Изученные А.В. Шиленковым факторы повышают содержание пигментов в листьях гречихи среднего яруса, интенсивность фотосинтеза растений, что создает предпосылки для изменения структуры урожая, а также морфофизиологических характеристик. Импульсное давление и низкие температуры увеличивают засухо – и солеустойчивость семян и проростков гречихи.

6.10B: Осмотическое давление — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

9196

• Безграничный
• Безграничный

Правильное осмотическое давление в культуральной среде необходимо для выживания клеток.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Описать осмотические эффекты

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Осмос – это чистое движение молекул растворителя через частично проницаемую мембрану в область более высоких концентраций растворенного вещества с целью выравнивания концентрации растворенного вещества. две стороны.
• Осмос обеспечивает первичный транспорт воды в клетки и из них.
• Осморегуляция – это механизм гомеостаза организма для достижения баланса осмотического давления.
• Если среда гипотоническая, клетки получат воду за счет осмоса.
• Если среда гипертоническая, клетки будут терять воду за счет осмоса.

Ключевые термины

• осмос : суммарное движение молекул растворителя из области с высоким растворяющим потенциалом в область с более низким растворяющим потенциалом через частично проницаемую мембрану
• гипотонический : Имеющий более низкое осмотическое давление, чем другой.
• изотонический : Имеющий такое же осмотическое давление.
• гипертонический : Обладающий более высоким осмотическим давлением, чем другой.
• halophile : Организмы, которые процветают в высоких концентрациях соли.

Осмотическое давление является важным фактором, влияющим на клетки. Осмос — это чистое движение молекул растворителя через частично проницаемую мембрану в область более высокой концентрации растворенного вещества. Цель осмоса состоит в том, чтобы уравнять концентрации растворенных веществ с двух сторон. Осмос необходим в биологических системах, потому что биологические мембраны полупроницаемы. Как правило, эти мембраны непроницаемы для больших и полярных молекул, таких как ионы, белки и полисахариды. Однако они проницаемы для неполярных и/или гидрофобных молекул, таких как липиды, а также для небольших молекул, таких как кислород, двуокись углерода, азот, оксид азота и т. д. Осмос обеспечивает первичное средство, с помощью которого вода транспортируется в клетки и из них. . Осморегуляция — это механизм гомеостаза организма для достижения баланса осмотического давления.

Очень важно иметь правильное осмотическое давление в культуральной среде. На клетку можно воздействовать раствором тремя способами. Предположим, ячейка помещена в раствор сахара или соленой воды. Если среда гипотоническая — разбавленный раствор с более высокой концентрацией воды, чем клетка, — клетка получит воду за счет осмоса. Если среда изотоническая — раствор с точно такой же концентрацией воды, как и в клетке — не будет чистого движения воды через клеточную мембрану. Если среда гипертоническая — концентрированный раствор с более низкой концентрацией воды, чем клетка, — клетка будет терять воду за счет осмоса.

Рисунок: Осмотическое давление на эритроциты : Влияние различных растворов на клетки крови.

По сути, это означает, что если клетку поместить в раствор с более высокой концентрацией растворенного вещества, чем ее собственная, то она сморщится. Если его поместить в раствор с более низкой концентрацией растворенного вещества, чем его собственная, клетка расширится и лопнет.

Облигатные и факультативные галофилы

Галофил – это микроорганизм, способный выживать и размножаться в среде с высокой концентрацией соли (высокое осмотическое давление).

Облигатные галофилы — это микроорганизмы, способные выжить только в среде с высокой концентрацией соли. Факультативные галофилы способны выживать как в среде с высокой, так и с нормальной концентрацией соли.

---

Эта страница под названием 6.10B: Осмотическое давление распространяется по лицензии CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Boundless.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или Страница

   Автор

   Безграничный

   Лицензия

   CC BY-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   1. осмос

6.

14F: Осмотическое давление — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

9216

• Безграничный
• Безграничный

Осмотическое давление – это давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить проникновение воды через полупроницаемую мембрану.

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

Интерпретация осмотического давления как средства микробного контроля

Ключевые выводы

Ключевые моменты

• Осмотическое давление имеет жизненно важное значение в биологии, поскольку клеточная мембрана избирательна по отношению ко многим растворенным веществам, присутствующим в живых организмах.
• Когда клетку помещают в гипертонический раствор, вода фактически вытекает из клетки в окружающий раствор, в результате чего клетки сморщиваются и теряют свою упругость. Гипертонические растворы используются для антимикробного контроля.
• Соль и сахар используются для создания гипертонической среды для микроорганизмов и обычно используются в качестве пищевых консервантов.

Ключевые термины

• набухание : Тургорное давление прижимает плазматическую мембрану к клеточной стенке клеток растений, бактерий и грибов, а также к тем протиатным клеткам, у которых есть клеточная стенка.

Осмотическое давление – это давление, которое необходимо приложить к раствору, чтобы предотвратить проникновение воды через полупроницаемую мембрану. Он также определяется как минимальное давление, необходимое для устранения осмоса. Явление осмотического давления возникает из-за тенденции чистого растворителя проходить через полупроницаемую мембрану в раствор, содержащий растворенное вещество, для которого мембрана непроницаема. Этот процесс имеет жизненно важное значение в биологии, поскольку клеточная мембрана избирательна по отношению ко многим растворенным веществам, присутствующим в живых организмах.

Рисунок: Салями : Исходное значение слова: все виды соленого (мяса).

Осмос заставляет воду течь из области с низкой концентрацией растворенного вещества в область с высокой концентрацией растворенного вещества до тех пор, пока в этих двух областях не будет равного соотношения растворенного вещества к воде. Обычно растворенное вещество также диффундирует к равновесию; однако все клетки окружены липидной двухслойной клеточной мембраной, которая позволяет воде входить и выходить из клетки, но во многих случаях ограничивает поток растворенного вещества. В результате при помещении клетки в гипотонический раствор вода устремляется в мембрану, увеличивая ее объем. В конце концов, клеточная мембрана увеличивается настолько, что упирается в жесткую стенку клетки. В изотоническом растворе вода поступает в клетку с той же скоростью, что и вытекает. Когда клетку помещают в гипертонический раствор, вода фактически вытекает из клетки в окружающий раствор, в результате чего клетки сжимаются и теряют свою упругость. Двумя наиболее распространенными веществами, используемыми для создания гипертонической среды для микроорганизмов и предотвращения их роста, являются соль и сахар. Они широко применяются в консервации пищевых продуктов.

Поваренная соль (хлорид натрия) является основным ингредиентом, используемым при копчении мяса. Удаление воды и добавление соли к мясу создает богатую растворенными веществами среду, в которой осмотическое давление вытягивает воду из микроорганизмов, тем самым замедляя их рост. Для этого требуется концентрация соли около 20%.

Сахар используется для консервирования фруктов либо в сиропе с такими фруктами, как яблоки, груши, персики, абрикосы, сливы, либо в кристаллизованной форме, когда консервированный материал варят в сахаре до кристаллизации, а полученный продукт затем хранят в сухом виде .