Osmoza este un flux direcționat de particule moleculare printr-o membrană semipermeabilă. În biologie, este esențial pentru reglementarea de apă echilibra în celule.
Ce este osmoza?
Osmoza este un flux direcționat de particule moleculare printr-o membrană semipermeabilă. În biologie, este esențial pentru reglementarea de apă echilibra în celule. Osmoza înseamnă „penetrare” în greacă. Este descris ca un pasaj spontan pentru solvenți precum de apă printr-o membrană permeabilă selectiv. Membrana este permeabilă numai la solvent, dar nu la solut. Difuzia selectivă a unui singur component are ca rezultat o egalizare a potențialului chimic de pe ambele părți ale membranei. Osmoza este întâlnită frecvent în natură. Mai ales în membranele biologice, selective masa transferul este necesar pentru a avea loc procesele de transport biologic. Cu toate acestea, procesele de transport active, consumatoare de energie, asigură și aici că presiunea osmotică în curs de dezvoltare pasivă nu este distructivă pentru celulă. Deși nu este posibilă inversarea în procesele normale de difuzie, osmoza este un proces reversibil.
Funcția și sarcina
În osmoză, molecule a unei soluții sau a unui solvent pur difuzează selectiv printr-o membrană până când potențialul chimic este echilibrat pe ambele părți ale membranei respective. De exemplu, o soluție concentrată este diluată pe cealaltă parte de solvent până când presiunea hidrostatică acumulată împiedică difuzarea în continuare. molecule pot migra prin membrană, indiferent de ce parte provin. Cu toate acestea, este întotdeauna mai probabil să se difuzeze în direcția celei mai mari diferențe de potențial. Când potențialul chimic este echilibrat, același număr de particule migrează de la stânga la dreapta ca de la dreapta la stânga. Astfel, nimic nu se schimbă extern. Cu toate acestea, datorită diluării dorite a soluției concentrate, pe o parte s-a acumulat o cantitate mai mare de lichid, care a acumulat o presiune ridicată (presiunea osmotică). Dacă membrana nu mai poate rezista presiunii, celula poate fi distrusă. Procesele active de transport prin membrană asigură eliminarea anumitor substanțe odată cu consumul de energie. Un exemplu ilustrativ al unui proces osmotic este umflarea cireșelor coapte când li se adaugă apă. În acest proces, apa pătrunde prin exterior piele de fructe, în timp ce zahăr nu poate scăpa. Procesul de diluare din fruct continuă până când acesta izbucnește. În corp, combinația dintre procesele de transport osmotice și consumatoare de energie activă asigură uniformitatea funcţionare a proceselor biochimice în spații separate de biomembrană. Astfel, pot exista celule care sunt separate de mediul extern, dar care sunt în continuu schimb metabolic cu acesta. Există, de asemenea, organite în interiorul celulei, unde pot avea loc reacții separate. Pentru a preveni creșterea presiunii osmotice până la ruperea biomembranelor, molecule sunt expulzați prin procese de transport active. În celulele mamiferelor, proteina NFAT5 este produsă din ce în ce mai mult atunci când crește presiunea osmotică. Oferă o serie de mecanisme de contracarare pentru a proteja celula de hipertonie stres (suprapresiune). În acest proces, transportul proteine sunt produse care, cu cheltuirea energiei, canalizează anumite substanțe din celulă. Printre altele, substanțe urinare precum glucoză și exces electroliți sunt excretate de rinichi pentru a regla presiunea osmotică din organism.
Boli și afecțiuni
Osmoza joacă, de asemenea, un rol important în reglarea electrolitului echilibra. Electroliţi sunt dizolvate sare și constau din ioni metalici încărcați pozitiv, cum ar fi sodiu, potasiu, magneziu, Sau calciu ioni și anioni încărcați negativ precum clorură, bicarbonat sau fosfat anioni. Acestea sunt prezente în concentrații diferite atât în interiorul celulei (intracelular), în afara celulelor (interstițiale), fie în interiorul fluxului sanguin (intravascular). concentrare diferențele generează tensiunea electrică pe membranele celulare, declanșând o varietate de procese la nivel celular. Dacă concentrare diferențele sunt perturbate, întregul echilibru electrolitic este, de asemenea, supărat. Rinichii reglează acest echilibru electrolitic prin diferite mecanisme, cum ar fi mecanismele setei, procesele hormonale sau rinichi-peptide care acționează. În cazurile severe diaree, vărsături, sânge pierdere sau insuficiență renală, echilibrul apei și al electroliților poate fi perturbat. Fiecare electrolit poate fi prezent fie în concentrații prea mari, fie prea mici. Tulburările în apă și echilibrul electrolitic sunt uneori amenințătoare de viață, în funcție de severitatea lor. Exemple de astfel de condiții includ deshidratare, hiperhidratare, hiper- și hipovolemie (crescut sau scăzut sânge volum), hipo- și hipernatremie, hipo- și hiperkaliemia, și hipo- și hipercalcemie. Fiecare dintre aceste condiții necesită un tratament intensiv. De regulă, echilibrul apei și electroliților este rapid reechilibrat. Cu toate acestea, dacă mecanismul de reglementare dintre procesele de transport activ și procesele osmotice este perturbat de insuficiență renală sau o altă boală, pot apărea dezechilibre cronice ale electroliților. Ca urmare, apar edem, boli cardiovasculare, edem cerebral, stări confuzionale sau convulsii. Relațiile dintre echilibrul apei și electroliților cu procesele biologice din organism sunt atât de complexe încât simptome similare sunt adesea observate pentru toate formele de tulburări electrolitice. Determinarea echilibrului electrolitic ar trebui să fie o investigație standard atunci când aceste simptome sunt cronice.
