osmoza

osmoza je usmjereni tok molekularnih čestica kroz polupropusnu membranu. U biologiji je od središnjeg značaja za regulaciju vodene ravnoteže u stanicama.

Što je osmoza?

Osmoza je usmjereni tok molekularnih čestica kroz polupropusnu membranu. U biologiji je od središnjeg značaja za regulaciju vodene ravnoteže u stanicama.

Osmoza na grčkom znači "penetracija". Opisana je kao spontani prolazak otapala poput vode kroz selektivno propusnu membranu. Membrana je propusna samo za otapalo, ali ne i za otopljene tvari. Selektivna difuzija samo jedne komponente rezultira u ravnoteži kemijskog potencijala s obje strane membrane.

Osmoza je česta priroda. Posebno je u biološkim membranama selektivna razmjena tvari da bi se mogli odvijati procesi biološkog transporta. Međutim, aktivni transportni procesi koji troše energiju također osiguravaju da pasivno nastali osmotski tlak nema destruktivni učinak na stanicu.

Iako nije moguće preokrenuti s normalnim difuzijskim procesima, osmoza je reverzibilan proces.

Funkcija i zadatak

U osmozi, molekule otopine ili čistog otapala difuzno selektivno difuzuju kroz membranu dok se kemijski potencijal ne uravnoteži s obje strane ove membrane. Na primjer, koncentrirana otopina s druge strane razrjeđuje se otapalom dok izgrađeni hidrostatski tlak ne spriječi daljnju difuziju.

Molekule mogu migrirati kroz membranu, bez obzira s koje strane dolaze. Međutim, uvijek je vjerojatnije da će se difuzirati u smjeru najveće potencijalne razlike.

Kad se kemijski potencijal uravnoteži, isti broj čestica migrira s lijeva na desno kao s desna na lijevo. Dakle, izvana se više ništa ne mijenja. Međutim, kao rezultat željenog razrjeđivanja koncentrirane otopine, na jednoj se strani sakupila veća količina tekućine, koja je izgradila visok tlak (osmotski tlak). Ako membrana više ne može podnijeti pritisak, stanica se može uništiti.

Aktivni transportni procesi kroz membranu osiguravaju uklanjanje određenih tvari uz uporabu energije. Životni primjer osmotskog procesa je oticanje zrelih trešanja kada im se doda voda. Voda prodire kroz vanjsku kožu ploda, dok šećer ne može pobjeći. Proces razrjeđivanja unutar ploda traje sve dok ne pukne.

Unutar tijela, kombinacija osmotskih i aktivnih, energetskih procesa koji troše energiju osigurava da se biokemijski procesi nesmetano odvijaju u prostorima odijeljenim biomembranama. Mogu postojati stanice koje se odvajaju od vanjskog okruženja, ali su u stalnoj razmjeni tvari s njim.

Organele su također prisutne unutar stanice gdje se mogu odvijati odvojene reakcije. Da se spriječi porast osmotskog tlaka do te mjere da se biomembrana rupti, molekule se kroz aktivne transportne procese izbacuju.

U stanicama sisavaca, kada se osmotski tlak povećava, protein NFAT5 proizvodi se u većoj mjeri. Omogućuje brojne kontra mehanizme za zaštitu stanice od hipertoničnog stresa (viška tlaka). U tom se procesu stvaraju transportni proteini koji pomoću energije kanaliziraju određene tvari iz stanice. Između ostalog, mokraćne tvari poput glukoze i viška elektrolita izlučuju se putem bubrega kako bi se regulirao osmotski tlak u tijelu.

Bolesti i bolesti

Osmoza također igra važnu ulogu u regulaciji ravnoteže elektrolita. Elektroliti su otopljene soli i sastoje se od pozitivno nabijenih iona metala poput iona natrija, kalija, magnezija ili kalcija i negativno nabijenih aniona kao što su anioni klorida, bikarbonata ili fosfata.

Prisutni su u različitim koncentracijama u stanici (unutarćelijski), izvan stanica (međuprostorno) ili u krvotoku (intravaskularno). Razlike u koncentraciji stvaraju električni napon na staničnim membranama i tako pokreću mnoštvo procesa na staničnoj razini. Ako su razlike u koncentraciji poremećene, miješa se i cijela ravnoteža elektrolita.

Bubrezi reguliraju ovu ravnotežu elektrolita kroz različite mehanizme poput mehanizama žeđi, hormonskih procesa ili peptida koji djeluju na bubrege. S jakom proljevom, povraćanjem, gubitkom krvi ili zatajenjem bubrega, ravnoteža vode i elektrolita može se poremetiti. Svaki se elektrolit može pojaviti u koncentracijama koje su ili previsoke ili preniske.

Poremećaji u ravnoteži vode i elektrolita ponekad su opasni po život, ovisno o njihovoj ozbiljnosti. Primjeri takvih stanja uključuju dehidraciju, hiperhidrataciju, hiper- i hipovolemiju (volumen krvi se povećava ili smanjuje), hipo- i hipernatremiju, hipo- i hiperkalemiju ili hipo- i hiperkalcemiju.

Svako od ovih stanja zahtijeva intenzivno liječenje. U pravilu se voda i elektrolitna ravnoteža brzo iznova izjednačava. Međutim, ako je regulatorni mehanizam između aktivnih transportnih procesa i osmotskih procesa poremećen bubrežna insuficijencija ili neka druga bolest, mogu doći do kroničnih poremećaja elektrolita. Kao rezultat toga, pojavljuju se edemi, kardiovaskularne bolesti, edemi mozga, stanja zbunjenosti ili napadaji.

Veza između vodene i elektrolitske ravnoteže i bioloških procesa u tijelu je toliko složena da se slični simptomi često primjećuju kod svih oblika poremećaja elektrolita. Određivanje ravnoteže elektrolita trebalo bi biti jedno od standardnih ispitivanja ako su ovi simptomi kronični.