Осмотичний тиск крові. Функціональна система підтримки сталості осмотичного тиску.
Це сила, що викликає рух розчинника через напівпроникну мембрану з менш концентрованого розчину більш концентрований. Клітини тканин та клітини самої крові оточені напівпроникними оболонками, через які легко проходить вода і майже не проходять розчинені речовини. З цієї причини зміна осмотичного тиску в крові та тканинах може призвести до набухання клітин або втрати ними води. Навіть незначні зміни сольового складу плазми крові згубні для багатьох тканин, і перш за все для клітин самої крові. Осмотичний тиск крові тримається на відносно незмінному рівні за рахунок функціонування регулюючих механізмів. У стінках кровоносних судин, у тканинах, у відділі проміжного мозку - гіпоталамус є спеціальні рецептори, що реагують на зміну осмотичного тиску, - осморецептори.
Роздратування осморецепторів викликає рефлекторну зміну діяльності органів виділення, і вони видаляють надлишок води або солей, що надійшли в кров. Велике значення має шкіра, сполучна тканина якої вбирає надлишок води з крові або віддає її в кров при підвищенні осмотичного тиску останньої.
Величину осмотичного тиску зазвичай визначають непрямими методами. Найбільш зручний та поширений кріоскопічний спосіб, коли знаходять депресію, або зниження точки замерзання крові. Відомо, що температура замерзання розчину тим нижча, чим більша концентрація розчинених у ньому частинок, тобто чим більший його осмотичний тиск. Температура замерзання крові ссавців на 0,56-0,58 °С нижче температури замерзання води, що відповідає осмотичному тиску 7,6 атм, або 768,2 кПа.
Певний осмотичний тиск утворюють і білки плазми. Воно становить 1/220 загального осмотичного тиску плазми крові та коливається від 3,325 до 3,99 кПа, або 0,03-0,04 атм, або 25-30 мм рт. ст. Осмотичний тиск білків плазми називають онкотичним тиском. Воно значно менше тиску, створюваного розчиненими в плазмі солями, так як білки мають величезну молекулярну масу, і, незважаючи на більший їх вміст у плазмі крові за масою, ніж солей, кількість їх грам-молекул виявляється відносно невеликою, до того ж вони значно менші. рухливі, ніж іони. А для величини осмотичного тиску має значення не маса розчинених частинок, а їхня кількість і рухливість.
Осмотичний тиск крові. Функціональна система підтримки сталості осмотичного тиску. - Поняття та види. Класифікація та особливості категорії "Осмотичний тиск крові. Функціональна система підтримки сталості осмотичного тиску." 2017, 2018.
Що таке осмотичний тиск
Осмосом називають односторонню мимовільну дифузію молекул розчинника крізь напівнепроникну мембрану з найменш концентрованого більш концентрований розчин. Напівнепроникною мембраною є така, що проникна для клітин розчинника і непроникна для розчинених у ньому частинок. За визначенням, осмотичний тиск - це такий додаток якого до даного розчину може припинити дифузію частинок, тобто осмос.
Осмос широко поширений у природі. Він властивий усім біологічним організмам. Осмотичний тиск виникає, якщо розчини розділені напівпроникною мембраною. Наприклад, візьмемо рідини, що знаходяться в клітинах і міжклітинному просторі. В нормі екстрацелюлярний та інтрацелюлярний осмотичний тиск однакові. Але якщо інтерстиціальна рідина втрачає воду, тиск у ній зростає. Під дією підвищеного осмотичного тиску вода з клітин починає дифундувати міжклітинний простір. Дифузія припиниться лише тоді, коли величини тиску вирівняються.
Від чого залежить осмотичний тиск
Тиск при осмосі залежить від того, скільки розчинених частинок міститься в одиниці об'єму. Це можуть бути молекули, іони або інші. Можна сказати, що осмотичний тиск розчину пов'язаний із концентрацією всіх частинок, активних осмотично, в одиниці об'єму. Від хімічних властивостей розчинника та розчинених у ньому речовин воно не залежить.
Вчені з'ясували, що осмотичний тиск підпорядковується тим самим законам, що й тиск газів. Його можна виміряти за допомогою приладів, які називають осмометрами. Вони являють собою особливі манометри. У цих приладах використовуються напівнепроникні мембрани тваринного та штучного походження. показують пряму залежність його від
Закон осмотичного тиску, відкритий Ван-Гоффом, стверджує, що його величина в числовому виразі дорівнює такому тиску, який надавав би речовину даного розчину, будучи при цій же температурі з умовою, що його обсяг дорівнював би обсягу розчину.
Закон описується рівнянням: p=i C R T
С – концентрація розчину, виражена в молях;
R - величина універсальної газової постійної;
T – температура термодинамічна.
Значення осмотичного тиску для живих організмів
Осмос властивий живій природі, оскільки всі клітини рослин та тварин організмів мають мембрани, проникні для води та непроникні для інших речовин. У живих тканинах, на межі клітини та міжклітинної рідини, постійно діє осмотичний тиск. Воно забезпечує підйом поживних речовин і води із землі до листя рослин та тургор рослин, життєдіяльність клітин.
Розчини, що мають однаковий осмотичний тиск, називають ізотонічними. Ті, в яких тиск вищий, називаються гіпертонічними, нижчими - гіпотонічними.
Осмотичний тиск у людській крові становить величину 7,7 атм. Люди здатні відчувати найменші його вагання. Наприклад, спрага після їди солоної їжі пов'язана з його підвищенням. Місцеві набряки при запалення теж виникають через підвищення осмотичного тиску в місці запалення.
Знання законів осмотичного тиску у медицині необхідне під час проведення лікувальних заходів. Так, медикам відомо, що для внутрішньовенних введень можна використовувати лише ізотонічний плазмі крові 0,9% розчин NaCl. Він викликає подразнення тканин. Навпаки, гіпертонічний 3-5% NaCl застосовують для кращого очищення гнійних ран від мікроорганізмів та гною.
Знання законів осмосу необхідне у медицині та біології. Без нього не обходяться багато видів людської діяльності, у тому числі промисловість та енергетика.
У рідкій частині крові розчинені мінеральні речовини – солі. У ссавців їхня концентрація становить близько 0,9 %. Вони знаходяться в дисоційованому стані у вигляді катіонів та аніонів. Від вмісту цих речовин залежить переважно осмотичний тиск крові.
Осмотичний тиск- це сила, що викликає рух розчинника через напівпроникну мембрану з менш концентрованого розчину більш концентрований. Клітини тканин та клітини самої крові оточені напівпроникними оболонками, через які легко проходить вода і майже не проходять розчинені речовини. Тому зміна осмотичного тиску в крові та тканинах може призвести до набухання клітин або втрати ними води. Навіть незначні зміни сольового складу плазми крові є згубними для багатьох тканин, і насамперед для клітин самої крові. Осмотичний тиск крові тримається на відносно незмінному рівні за рахунок функціонування регулюючих механізмів. У стінках кровоносних судин, у тканинах, у відділі проміжного мозку - гіпоталамус є спеціальні рецептори, що реагують на зміну осмотичного тиску, - осморецептори.
Роздратування осморецепторів викликає рефлекторну зміну діяльності органів виділення, і вони видаляють надлишок води або солей, що надійшли в кров. Велике значення у цьому відношенні має шкіра, сполучна тканина якої вбирає надлишок води з крові або віддає її в кров у разі підвищення осмотичного тиску останньої.
Величину осмотичного тиску зазвичай визначають непрямими методами. Найбільш зручний та поширений кріоскопічний спосіб, коли знаходять депресію, або зниження точки замерзання крові. Відомо, що температура замерзання розчину тим нижча, чим більша концентрація розчинених у ньому частинок, тобто чим більший його осмотичний тиск. Температура замерзання крові ссавців на 0,56-0,58 °С нижче температури замерзання води, що відповідає осмотичному тиску 7,6 атм, або 768,2 кПа.
Певний осмотичний тиск утворюють і білки плазми. Воно становить 1/220 загального осмотичного тиску плазми крові та коливається від 3,325 до 3,99 кПа, або 0,03-0,04 атм, або 25-30 мм рт. ст. Осмотичний тиск білків плазми крові називають онкотичним тиском.Воно значно менше тиску, створюваного розчиненими в плазмі солями, так як білки мають величезну молекулярну масу, і, незважаючи на більший їх вміст у плазмі крові за масою, ніж солей, кількість їх грам-молекул виявляється відносно невеликою, до того ж вони значно менші. рухливі, ніж іони. А для величини осмотичного тиску має значення не маса розчинених частинок, а їхня кількість і рухливість.
Онкотичний тискперешкоджає надмірному переходу води з крові в тканини та сприяє реабсорбції її з тканинних просторів, тому при зменшенні кількості білків у плазмі крові розвивайся набряки тканин.
Навіть незначні порушення сольового складу плазми можуть виявитися згубними для багатьох тканин, насамперед для клітин самої крові. Сумарна концентрація мінеральних солей, білків, глюкози, сечовини та інших речовин, розчинених у плазмі, створює осмотичний тиск.
Явище осмосувиникає скрізь, де є два розчини різної концентрації, розділені напівпроникною мембраною, якою легко проходить розчинник (вода), але з проходять молекули розчиненої речовини. У цих умовах розчинник рухається у бік розчину з більшою концентрацією розчиненої речовини. Односторонню дифузію води через напівпроникну перегородку називають осмосом.
Осмотичний тиск плазмив основному створюється неорганічними солями, оскільки концентрація цукру, білків, сечовини та ін. органічних речовин у плазмі невелика. Осмотичний тискзабезпечує в організмі обмін води між кров'ю та тканинами.
Сольовий розчин, що має такий самий осмотичний тиск, як плазма крові, називають ізотонічним розчином. Для людини ізотонічний 0,9% розчин кухонної солі, а для жаби – 0,6% розчин цієї солі. Сольовий розчин, осмотичний тиск якого вищий, ніж осмотичний тиск плазми крові, називають гіпертонічним; якщо осмотичний тиск розчину нижчий, ніж у плазмі крові, такий розчин називають гіпотонічним.
Оскільки розчинник рухається завжди у бік вищого осмотичного тиску, то при зануренні еритроцитів у гіпотонічний розчинЗа законами осмосу вода інтенсивно починає проникати всередину клітин. Клітини набухають, їх оболонки розриваються, і вміст еритроцитів надходить у розчин. Спостерігається гемоліз. Кров, у якій еритроцити зазнали гемолізу, стає прозорою, або, як іноді кажуть, лаковою. У людини гемоліз починається при поміщенні його еритроцитів 0,44-0,48% розчин NaCl, а розчинах 0,28-0,32% NaCl вже майже всі еритроцити виявляються зруйнованими. Якщо еритроцити потрапляють у гіпертонічнийрозчин, вони зморщуються.
Незважаючи на те, що в кров може надходити різна кількість води та мінеральних солей, осмотичний тиск крові підтримується на постійному рівні. Це досягається завдяки діяльності нирок, потових залоз, через які з організму видаляються вода, солі та інші продукти обміну речовин.
Таблиця - Компоненти плазми та їх функції
| Компоненти | Функція |
| Компоненти, присутні у постійній концентрації |
|
| Вода | Основний компонент лімфи. Служить джерелом води для клітин. Розносить по тілу безліч розчинених у ній речовин. Сприяє підтримці кров'яного тиску та об'єму крові |
| Білки плазми |
|
| Сироватковий альбумін | Міститься у дуже великій кількості. Зв'язує присутній у плазмі кальцій |
| Сироваткові глобуліни |
|
| Глобулін | Зв'язує тироксин у білірубін |
| Глобулін | Зв'язує залізо, холестерол та вітаміни A, D та К |
| Глобулін | Зв'язує антигени та відіграє важливу роль в імунологічних реакціях організму (? -глобуліни зазвичай називають антитілами). Зв'язує також гістамін |
| Протромбін | Каталітичний фактор, що бере участь у згортанні крові |
| Фібриноген | Бере участь у згортанні крові |
| Ферменти | Беруть участь у метаболічних процесах |
| Мінеральні іони |
|
| Na + , К + , Са 2+ , Mg 2+ , Н 2 РВ 4 - , PO 4 3- , Cl - , HCO 3 - , SO 4 2- | Спільно беруть участь у регуляції осмотичного тиску та pH крові. Надають низку інших впливів на клітини організму; наприклад, Са 2+ може брати участь у згортанні крові, а також у регуляції м'язового скорочення та чутливості нервових клітин, впливає на колоїдний стан клітинного вмісту |
| Компоненти, концентрації яких змінюються |
|
| Розчинні продукти травлення та продукти, що підлягають екскремінації; вітаміни; гормони | Постійно транспортуються в клітини та виділяються з них |
Віскозиметр Гесса.
У клініці частіше застосовують ротаційні віскозиметри.
Вони рідина перебуває у зазорі між двома співвісними тілами, наприклад циліндрами. Один із циліндрів (ротор) обертається, а інший нерухомий. В'язкість вимірюється по кутовий швидкості ротора, що створює певний момент сили на нерухомому циліндрі, або по моменту сили, що діє на нерухомий циліндр, заданої кутової швидкості обертання ротора.
У ротаційних віскозиметрах можна змінювати градієнт швидкості, задаючи різні кутові швидкості обертання ротора. Це дозволяє вимірювати в'язкість за різних градієнтів швидкості , які змінюється для неньютонівських рідин, таких як кров.
Температура крові
Багато в чому залежить від інтенсивності обміну речовин того органу, від якого відтікає кров, і коливається не більше 37-40°С. При русі крові не тільки відбувається деяке вирівнювання температури в різних судинах, а й створюються умови для віддачі або збереження тепла в організмі.
Осмотичнимназивається тиск крові , яка зумовлює перехід розчинника (вода) через напівпроникну мембрану з більш концентрований розчин.
Тобто рух розчинника спрямовано від меншого до більшого осмотичного тиску. Порівняйте з гідростатичним тиском: рух рідини спрямований від більшого до меншого тиску.
Зверніть увагу! Не можна у визначенні говорити «... тиском ... називається сила ... » ++601 [Б67] ++.
Осмотичний тиск крові дорівнює приблизно 7,6 атм. або 5776 мм рт.ст. (7,6 '760).
Осмотичний тиск крові залежить переважно від розчинених у ній низькомолекулярних сполук, переважно солей. Близько 60% цього тиску утворюється NaCl. Осмотичний тиск у крові, лімфі, тканинній рідині, тканинах приблизно однаковий і відрізняється сталістю. Навіть у випадках, коли в кров надходить значна кількість води або солі, осмотичний тиск не зазнає істотних змін.
Онкотичний тиск- Частина осмотичного тиску, обумовлена білками. 80% онкотичного тиску створюють альбуміни .
Онкотичний тиск не перевищує 30 мм рт. ст., тобто. становить 1/200 частина осмотичного тиску.
Використовується кілька показників осмотичного тиску:
Одиниці тиску атм. Або мм рт.ст.
Осмотична активність плазми [Б68] - Концентрації кінетично (осмотично) активних частинок в одиниці об'єму. Найчастіше використовується одиниця міліосмоль на літр – мосмоль/л.
1 осмоль = 6,23 ´1023 частинок
Нормальна осмотична активність плазми = 285-310 мосмоль/л.
Мосмоль = ммоль
У практиці часто використовуються поняття осмолярності – ммоль/л та осмоляльності ммоль/кг (літр та кг розчинника)
Чим більший онкотичний тиск, тим більше води утримується в судинному руслі і тим менше її переходить у тканини і навпаки. Онкотичний тиск впливає на утворення тканинної рідини, лімфи, сечі та всмоктування води у кишечнику. Тому кровозамінні розчини повинні містити у своєму складі колоїдні речовини, здатні утримувати воду [601++].
При зниженні концентрації білка в плазмі розвиваються набряки, оскільки вода перестає утримуватися в судинному руслі і перетворюється на тканини.
Онкотичний тиск відіграє більш важливу роль у регуляції водного обміну, ніж осмотичний. Чому? Адже воно в 200 разів менше осмотичного. Справа в тому, що Градієнт концентрація електролітів (які обумовлюють осмотичний тиск) по обидва боки біологічних бар'єрів
У клінічній та науковій практиці широко використовуються такі поняття як ізотонічні, гіпотонічні та гіпертонічні розчини. Ізотонічні розчини мають сумарну концентрацію іонів, що не перевищує 285-310 ммоль/л. Це може бути 0,85% розчин хлористого натрію (його часто називають "фізіологічним" розчином, хоча це не повністю відображає ситуацію), 1,1% розчин хлористого калію, 1,3% розчин бікарбонату натрію, 5,5% розчин глюкози та і т.д. Гіпотонічні розчини мають меншу концентрацію іонів - менше 285 ммоль/л, а гіпертонічні, навпаки, більшу від 310 ммоль/л.
Еритроцити, як відомо, в ізотонічному розчині не змінюють свій обсяг, в гіпертонічному - зменшують його, а в гіпотонічному - збільшують пропорційно до ступеня гіпотонії, аж до розриву еритроциту (гемолізу). Явище осмотичного гемолізу еритроцитів використовується у клінічній та науковій практиці з метою визначення якісних характеристик еритроцитів (метод визначення осмотичної резистентності еритроцитів).