Осмотическое давление крови. Функциональная система поддержания постоянства осмотического давления.
Это сила, вызывающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Клетки тканей и клетки самой крови окружены полупроницаемыми оболочками, через которые легко проходит вода и почти не проходят растворенные вещества. По этой причине изменение осмотического давления в крови и тканях может привести к набуханию клеток или потере ими воды. Даже незначительные изменения солевого состава плазмы крови губительны для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Осмотическое давление крови держится на относительно постоянном уровне за счёт функционирования регулирующих механизмов. В стенках кровеносных сосудов, в тканях, в отделе промежуточного мозга - гипоталамусе имеются специальные рецепторы, реагирующие на изменение осмотического давления,- осморецепторы.
Раздражение осморецепторов вызывает рефлекторное изменение деятельности выделительных органов, и они удаляют избыток воды или солей, поступивших в кровь. Большое значение в данном отношении имеет кожа, соединительная ткань которой впитывает избыток воды из крови или отдает ее в кровь при повышении осмотического давления последней
Величину осмотического давления обычно определяют косвенными методами. Наиболее удобен и распространен криоскопический способ, когда находят депрессию, или понижение точки замерзания крови. Известно, что температура замерзания раствора тем ниже, чем больше концентрация растворенных в нем частиц, то есть чем больше его осмотическое давление. Температура замерзания крови млекопитающих на 0,56-0,58 °С ниже температуры замерзания воды, что соответствует осмотическому давлению 7,6 атм, или 768,2 кПа.
Определенное осмотическое давление создают и белки плазмы. Оно составляет 1/220 общего осмотического давления плазмы крови и колеблется от 3,325 до 3,99 кПа, или 0,03-0,04 атм, или 25-30 мм рт. ст. Осмотическое давление белков плазмы крови называют онкотическим давлением. Оно значительно меньше давления, создаваемого растворенными в плазме солями, так как белки имеют огромную молекулярную массу, и, несмотря на большее их содержание в плазме крови по массе, чем солей, количество их грамм-молекул оказывается относительно небольшим, к тому же они значительно менее подвижны, чем ионы. А для величины осмотического давления имеет значение не масса растворенных частиц, а их число и подвижность.
Осмотическое давление крови. Функциональная система поддержания постоянства осмотического давления. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Осмотическое давление крови. Функциональная система поддержания постоянства осмотического давления." 2017, 2018.
Что такое осмотическое давление
Осмосом называют одностороннюю самопроизвольную диффузию молекул растворителя сквозь полунепроницаемую мембрану из наименее концентрированного в более концентрированный раствор. Полунепроницаемой мембраной является такая, которая проницаема для клеток растворителя и непроницаема для растворенных в нем частиц. По определению, осмотическое давление - это такое приложение которого к данному раствору может прекратить диффузию частиц, то-есть осмос.
Осмос широко распространен в природе. Он свойственен всем биологическим организмам. Осмотическое давление возникает, если растворы разделены полупроницаемой мембраной. Например, возьмем находящиеся в клетках и межклеточном пространстве жидкости. В норме экстрацеллюлярное и интрацеллюлярное осмотическое давление одинаковы. Но если интерстициальная жидкость теряет воду, давление в ней возрастает. Под действием повышенного осмотического давления вода из клеток начинает диффундировать в межклеточное пространство. Диффузия прекратится только тогда, когда величины давления выровняются.
От чего зависит осмотическое давление
Давление при осмосе зависит от того, сколько растворенных частиц содержится в единице объема. Это могут быть молекулы, ионы или другие Можно сказать, что осмотическое давление раствора связано с концентрацией всех частиц, активных осмотически, в единице объема. От химических свойств растворителя и растворенных в нем веществ оно не зависит.
Ученые выяснили, что осмотическое давление подчиняется тем же законам, что и давление газов. Его можно измерить с помощью приборов, называемых осмометрами. Они представляют собой особого рода манометры. В этих приборах используются полунепроницаемые мембраны животного и искусственного происхождения. показывают прямую зависимость его от
Закон осмотического давления, открытый Ван-Гоффом, утверждает, что его величина в числовом выражении равна такому давлению, которое оказывало бы вещество данного раствора, будучи при этой же температуре с условием, что его объем был бы равен объему раствора.
Закон описывается уравнением: p=i C R T
С - концентрация раствора, выраженная в молях;
R - величина универсальной газовой постоянной;
T - температура термодинамическая.
Значение осмотического давления для живых организмов
Осмос присущ живой природе, так как все клетки растений и животных организмов имеют мембраны, проницаемые для воды и непроницаемые для других веществ. В живых тканях, на границе клетки и межклеточной жидкости, постоянно действует осмотическое давление. Оно обеспечивает подъем питательных веществ и воды из земли к листьям растений и тургор растений, жизнедеятельность клеток.
Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называют изотоническими. Те, в которых давление более высокое, называются гипертоническими, более низкое ‑ гипотоническими.
Осмотическое давление в человеческой крови составляет величину в 7,7 атм. Люди способны ощущать малейшие его колебания. Например, жажда после приема соленой пищи связана с его повышением. Местные отеки при воспалениях тоже возникают из-за повышения осмотического давления в месте воспаления.
Знание законов осмотического давления в медицине необходимо при проведении лечебных мероприятий. Так, медикам известно, что для внутривенных введений можно использовать только изотоничный плазме крови 0,9% раствор NaCl. Он не вызывает раздражения тканей. Напротив, гипертонический 3-5 % NaCl применяют для лучшего очищения гнойных ран от микроорганизмов и гноя.
Знание законов осмоса необходимо не только в медицине и биологии. Без него не обходятся многие виды человеческой деятельности, в том числе промышленность и энергетика.
В жидкой части крови растворены минеральные вещества - соли. У млекопитающих их концентрация составляет около 0,9 %. Они находятся в диссоциированном состоянии в виде катионов и анионов. От содержания этих веществ зависит в основном осмотическое давление крови.
Осмотическое давление - это сила, вызывающая движение растворителя через полупроницаемую мембрану из менее концентрированного раствора в более концентрированный. Клетки тканей и клетки самой крови окружены полупроницаемыми оболочками, через которые легко проходит вода и почти не проходят растворенные вещества. Поэтому изменение осмотического давления в крови и тканях может привести к набуханию клеток или потере ими воды. Даже незначительные изменения солевого состава плазмы крови губительны для многих тканей, и прежде всего для клеток самой крови. Осмотическое давление крови держится на относительно постоянном уровне за счет функционирования регулирующих механизмов. В стенках кровеносных сосудов, в тканях, в отделе промежуточного мозга - гипоталамусе имеются специальные рецепторы, реагирующие на изменение осмотического давления,- осморецепторы.
Раздражение осморецепторов вызывает рефлекторное изменение деятельности выделительных органов, и они удаляют избыток воды или солей, поступивших в кровь. Большое значение в этом отношении имеет кожа, соединительная ткань которой впитывает избыток воды из крови или отдает ее в кровь при повышении осмотического давления последней.
Величину осмотического давления обычно определяют косвенными методами. Наиболее удобен и распространен криоскопический способ, когда находят депрессию, или понижение точки замерзания крови. Известно, что температура замерзания раствора тем ниже, чем больше концентрация растворенных в нем частиц, то есть чем больше его осмотическое давление. Температура замерзания крови млекопитающих на 0,56-0,58 °С ниже температуры замерзания воды, что соответствует осмотическому давлению 7,6 атм, или 768,2 кПа.
Определенное осмотическое давление создают и белки плазмы. Оно составляет 1/220 общего осмотического давления плазмы крови и колеблется от 3,325 до 3,99 кПа, или 0,03-0,04 атм, или 25-30 мм рт. ст. Осмотическое давление белков плазмы крови называют онкотическим давлением. Оно значительно меньше давления, создаваемого растворенными в плазме солями, так как белки имеют огромную молекулярную массу, и, несмотря на большее их содержание в плазме крови по массе, чем солей, количество их грамм-молекул оказывается относительно небольшим, к тому же они значительно менее подвижны, чем ионы. А для величины осмотического давления имеет значение не масса растворенных частиц, а их число и подвижность.
Онкотичеекое давление препятствует чрезмерному переходу воды из крови в ткани и способствует реабсорбции ее из тканевых пространств, поэтому при уменьшении количества белков в плазме крови развивайся отеки тканей.
Даже незначительные нарушения солевого состава плазмы могут оказаться губительными для многих тканей , прежде всего для клеток самой крови. Суммарная концентрация минеральных солей, белков , глюкозы, мочевины и других веществ, растворенных в плазме, создает осмотическое давление .
Явление осмоса возникает везде, где имеются два раствора различной концентрации, разделенные полупроницаемой мембраной, через которую легко проходит растворитель (вода), но не проходят молекулы растворенного вещества. В этих условиях растворитель движется в сторону раствора с большей концентрацией растворенного вещества. Одностороннюю диффузию воды через полупроницаемую перегородку называют осмосом.
Осмотическое давление плазмы в основном создается неорганическими солями, поскольку концентрация сахара, белков, мочевины и др. органических веществ в плазме невелика. Осмотическое давление обеспечивает в организме обмен воды между кровью и тканями.
Солевой раствор, имеющий такое же осмотическое давление, как плазма крови, называют изотоническим раствором . Для человека изотоничен 0,9% раствор поваренной соли, а для лягушки – 0,6% раствор этой же соли. Солевой раствор, осмотическое давление которого выше, чем осмотическое давление плазмы крови, называют гипертоническим ; если осмотическое давление раствора ниже, чем в плазме крови, такой раствор называют гипотоническим .
Поскольку растворитель движется всегда в сторону более высокого осмотического давления, то при погружении эритроцитов в гипотонический раствор , по законам осмоса, вода интенсивно начинает проникать внутрь клеток. Клетки набухают, их оболочки разрываются, и содержимое эритроцитов поступает в раствор. Наблюдается гемолиз . Кровь, в которой эритроциты подверглись гемолизу, становится прозрачной, или, как иногда говорят, лаковой. У человека гемолиз начинается при помещении его эритроцитов в 0,44-0,48% раствор NaCl, а в растворах 0,28-0,32% NaCl уже почти все эритроциты оказываются разрушенными. Если эритроциты попадают в гипертонический раствор, они сморщиваются.
Несмотря на то, что в кровь может поступать разное количество воды и минеральных солей, осмотическое давление крови поддерживается на постоянном уровне. Это достигается благодаря деятельности почек, потовых желез, через которые из организма удаляются вода, соли и другие продукты обмена веществ.
Таблица - Компоненты плазмы крови и их функции
| Компоненты | Функция |
| Компоненты, присутствующие в постоянной концентрации |
|
| Вода | Основной компонент лимфы. Служит источником воды для клеток. Разносит по телу множество растворенных в ней веществ. Способствует поддержанию кровяного давления и объема крови |
| Белки плазмы |
|
| Сывороточный альбумин | Содержится в очень большом количестве. Связывает присутствующий в плазме кальций |
| Сывороточные глобулины |
|
| Глобулин | Связывает тироксин в билирубин |
| Глобулин | Связывает железо, холестерол и витамины A, D и К |
| Глобулин | Связывает антигены и играет важную роль в иммунологических реакциях организма (? -глобулины обычно называют антителами). Связывает также гистамин |
| Протромбин | Каталитический фактор, участвующий в свертывании крови |
| Фибриноген | Участвует в свертывании крови |
| Ферменты | Участвуют в метаболических процессах |
| Минеральные ионы |
|
| Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , Н 2 РО 4 - , PO 4 3- , Cl - , HCO 3 - , SO 4 2- | Совместно участвуют в регуляции осмотического давления и pH крови. Оказывают ряд других воздействий на клетки организма; например, Са 2+ может участвовать в свертывании крови, а также в регуляции мышечного сокращения и чувствительности нервных клеток, влияет на коллоидное состояние клеточного содержимого |
| Компоненты, концентрации которых изменяются |
|
| Растворимые продукты пищеварения и продукты, подлежащие экскреминации; витамины; гормоны | Постоянно транспортируются в клетки и выделяются из них |
Вискозиметр Гесса.
В клинике чаще применяют ротационные вискозиметры.
В них жидкость находится в зазоре между двумя соосными телами, например цилиндрами. Один из цилиндров (ротор) вращается, а другой неподвижен. Вязкость измеряется по угловой скорости ротора, создающего определенный момент силы на неподвижном цилиндре, или по моменту силы, действующему на неподвижный цилиндр, при заданной угловой скорости вращения ротора.
В ротационных вискозиметрах можно менять градиент скорости, задавая разные угловые скорости вращения ротора. Это позволяет измерять вязкость при разных градиентах скорости, которые меняется для неньютоновских жидкостей, таких как кровь.
Температура крови
Во многом зависит от интенсивности обмена веществ того органа, от которого оттекает кровь, и колеблется в пределах 37-40°С. При движении крови не только происходит некоторое выравнивание температуры в различных сосудах, но и создаются условия для отдачи или сохранения тепла в организме.
Осмотическим называется давление крови , которая обуславливает переход растворителя (вода) через полупроницаемую мембрану из менее в более концентрированный раствор.
Другими словами движение растворителя направлено от меньшего к большему осмотическому давлению. Сравните с гидростатическим давлением: движение жидкости направлено от большего к меньшему давлению.
Обратите внимание! Нельзя в определении говорить « ... давлением... называется сила... » ++601[Б67] ++.
Осмотическое давление крови равно приблизительно 7,6 атм. или 5776 мм рт.ст. (7,6´760).
Осмотическое давление крови зависит в основном от растворенных в ней низкомолекулярных соединений, главным образом солей. Около 60 % этого давления создается NaCl. Осмотическое давление в крови, лимфе, тканевой жидкости, тканях приблизительно одинаково и отличается постоянством. Даже в случаях, когда в кровь поступает значительное количество воды или соли, осмотическое давление не претерпевает существенных изменений.
Онкотическое давление - часть осмотического давления, обусловленная белками. 80 % онкотического давления создают альбумины .
Онкотическое давление не превышает 30 мм рт. ст., т.е. составляет 1/200 часть осмотического давления.
Используется несколько показателей осмотического давления:
Единицы давления атм. Или мм рт.ст.
Осмотическая активность плазмы[Б68] – концентрации кинетически (осмотически) активных частиц в единице объёма. Чаще всего используется единица миллиосмоль на литр – мосмоль/л.
1 осмоль = 6,23 ´ 1023 частиц
Нормальная осмотическая активность плазмы = 285-310 мосмоль/л.
Мосмоль = ммоль
В практике часто используются понятия осмолярности – ммоль/л и осмоляльности ммоль/кг (литр и кг растворителя)
Чем больше онкотическое давление, тем больше воды удерживается в сосудистом русле и тем меньше ее переходит в ткани и наоборот. Онкотическое давление влияет на образование тканевой жидкости, лимфы, мочи и всасывание воды в кишечнике. Поэтому кровезамещающие растворы должны содержать в своем составе коллоидные вещества, способные удерживать воду [++601++].
При снижении концентрации белка в плазме развиваются отеки, так как вода перестает удерживаться в сосудистом русле и переходит в ткани.
Онкотическое давление играет более важную роль в регуляции водного обмена, чем осмотическое. Почему? Ведь оно в 200 раз меньше осмотического. Дело в том, что Градиент концентрация электролитов (которые обуславливают осмотическое давление) по обе стороны биологических барьеров
В клинической и научной практике широко используются такие понятия как изотонические, гипотонические и гипертонические растворы. Изотонические растворы имеют суммарную концентрацию ионов, не превышающую 285-310 ммоль/л. Это может быть 0,85 % раствор хлористого натрия (его часто называют "физиологическим" раствором, хотя это не полностью отражает ситуацию), 1,1 % раствор хлористого калия, 1,3 % раствор бикарбоната натрия, 5,5 % раствор глюкозы и т.д. Гипотонические растворы имеют меньшую концентрацию ионов - менее 285 ммоль/л, а гипертонические, наоборот, большую выше 310 ммоль/л.
Эритроциты, как известно, в изотоническом растворе не изменяют свой объем, в гипертоническом - уменьшают его, а в гипотоническом - увеличивают пропорционально степени гипотонии, вплоть до разрыва эритроцита (гемолиза). Явление осмотического гемолиза эритроцитов используется в клинической и научной практике с целью определения качественных характеристик эритроцитов (метод определения осмотической резистентности эритроцитов).