5.4. Osmose. Osmotisk tryk

Alle opløsninger er diffusible. Diffusion er en ensartet fordeling af et stof over hele volumenet af opløsningen, som strømmer i alle retninger. Dens drivkraft er aspirationen af ​​systemet til det maksimale entropi. Du kan oprette en tilstand, hvor diffusion kun finder sted i en retning. For dette adskilles opløsningen og opløsningsmidlet af en semipermeabel membran, gennem hvilken kun små molekyler (ioner) kan passere.

Osmose er ensidet diffusion af et opløsningsmiddel gennem en semipermeabel membran fra et opløsningsmiddel til en opløsning eller fra en fortyndet opløsning - til en mere koncentreret. Den drivende kraft af osmose er ønsket om at udjævne koncentrationen af ​​opløst stof på begge sider af membranen. Processen fortsætter spontant og ledsages af en stigning i entropi. Begrænsningen af ​​dens forekomst er en ligevægtstilstand.

Trykket, som opløsningsmidlet udøver på membranen kaldes osmotisk tryk (s_OSM). Osmotisk tryk er beskrevet af van't Hoff ligningen:

(a) for ikke-elektrolytter: p_OSM = C_m· R · T

hvor R er den universelle gaskonstant, lig med 8,13 j / mol · K,

T - absolut temperatur, K.

C_M - molær koncentration af opløsningen, mol / l

Jeg er den isotoniske koefficient (Van't Hoff-koefficient), der karakteriserer dissociationen af ​​elektrolytten i ioner

Cellemembraner fra dyr og planteorganismer er permeable for vand og små ioner. Passerer gennem dem skaber vand osmotisk tryk. Normalt plasmastryk er 740-780 kPa (37 ° C). Osmotisk tryk af plasma og andre biologiske væsker skyldes hovedsagelig tilstedeværelsen af ​​elektrolytter. I mindre grad skabes tryk af kolloidale proteinpartikler, som ikke passerer gennem membranen. Osmotisk tryk skabt af proteiner kaldes onkotisk. Det er kun 3 - 4 kPa. Osmotisk homeostase pga. Arbejdet i nyrerne, lungerne, huden. Arbejdet med at overføre et stof mod en koncentrationsgradient kaldes osmotisk.

Osmose er baseret på en række fysiologiske processer: assimilering af fødevarer, udskillelse af affaldsprodukter, aktiv vandtransport.

I medicinsk praksis anvendes der løsninger, der er isoosmotiske med blod (fysiologiske løsninger). For eksempel NaCl (0,9%), glucose (4,5%). Indførelsen af ​​saltopløsninger i blodet, cerebrospinalvæsken og andre biologiske væsker hos en person forårsager ikke en osmotisk konflikt (figur 8).

Med introduktion af hypotonisk opløsning (s_OSM 780 kPa).

Figur 8 - Celle i opløsning (a) isotonisk, (b) hypotonisk, (c) hypertonisk

Anvendelsen af ​​hypertoniske opløsninger i medicin

(a) 10% NaCl-opløsning anvendes til behandling af purulente sår;

(b) 25% MgSO4-opløsning₄ anvendes som antihypertensiv

(c) forskellige hypertoniske opløsninger anvendes til behandling af glaukom.

Et vigtigt kendetegn ved de løsninger, der anvendes til intravenøs injektion, er deres osmolaritet og osmolalitet. De karakteriserer indholdet af partikler, der ikke kan diffunderes gennem cellemembranen.

Osmotisk tryk i naturen og menneskeliv

Materialet til din anmeldelse vil give oplysninger om det osmotiske tryk (g). Nedenfor vil blive overvejet: formuleringen af ​​termen, egenskaber og egenskaber, målemetoder til trykpræcisering, forholdet til biologi og forholdet til løsninger (pp) af forskellige typer.

Kendskab til osmotisk tryk

Osmotisk tryk er det overskydende hydrostatiske tryk, der udøves på opløsninger. Samtidig skal opløsningerne selv adskilles af en halvgennemtrængelig membrantype fra rene opløsningsmidler. Processen med diffusionsopløsning gennem membranen under sådanne betingelser forekommer ikke. Formålet med et sådant tryk er ønsket om at skabe en ligevægt mellem koncentrationerne af eventuelle løsninger, og værktøjet er molekylær diffusion mellem opløsningsmidlet og opløsningsmidlet. Osmotisk tryk er betegnet med bogstavet "π" (pi).

Om ejendomme

Osmotisk tryk har tonicitetsfænomenet, hvilket er en gradientmåling af osmotisk tryk. Med andre ord er dette potentialet for vandforskel i et par p-grøft adskilt af en semipermeabel membran. Hypertonisk opløsning er et stof, der har et højere osmotisk tryk i sammenligning med et andet p-rum. En hypotonisk opløsning har derimod et lavere osmotisk indeks.

Hvis en sådan løsning placeres i et lukket rum, for eksempel i en blodcelle, så vil vi se, at osmotisk tryk kan bryde cellemembranen. Narkotika indført i blodet blandes først med en isotonisk p-rom, der bringer dem til opløsning netop på grund af denne grund. Samtidig skal natriumchlorid i opløsning indeholdes i en mængde, som kan balancere den osmotiske virkning af den cellulære væske.

Hvis lægemidlet af den indgivne type blev fremstillet på basis af vand eller højt fortyndede opløsninger, ville osmotisk nedbrydning bryde blodcellerne ved at tvinge vand til at trænge ind i dem. At skabe løsninger ved brug af for høje koncentrationer af stoffer vil tvinge vandet til at forlade cellerne, og som følge heraf vil de krympe. For dette er det nok fra tre til ti procent natriumchlorid i p-re.

Planteceller, i modsætning til dyr, vil blive udsat for adskillelse fra cellevæggen, alt dens indhold, med undtagelse af den ydre cellevæg, men sammen med membranen. Dette fænomen kaldes plasmolyse. Deplazmolizom er igen den proces, der observeres ved bevægelse af krympede celler i en opløsning af en mere fortyndet type.

Forholdet mellem tryk og opløsning

Den opløste kemiske natur i forbindelsen påvirker ikke størrelsen af ​​den osmotiske virkning. Dens hastighed afhænger af mængden af ​​disse stoffer i p-re. Derfor ser vi, at osmotisk tryk er en colligativ egenskab af opløsningen. Trykket vil stige med stigende koncentration af aktive stoffer i p-re. Dette er angivet ved lov af osmotisk tryk. Formlen er ret simpel:

hvor den isotoniske koefficient er angivet ved bogstavet i, udtrykkes det molære niveau af koncentrationen af ​​p-ra med C (mol / m3), dets konstante universalindeks er angivet ved bogstavet R, og T er det termodynamiske niveau af p-ra-temperaturen.

Formlen ligner den ideelle gaslov. I luften indikerer partikler af en ideel gas i et viskøs opløsningsmiddelmedium ved lighed af deres egenskaber også deres fælles træk. Denne erklæring bekræfter en række eksperimenter udført af J. B. Perrin i 1906. Han observerede fordelingen af ​​emulsionspartikler af gummigovoy harpiks i vandkolonnen, som generelt overholdt Boltzmann loven.

Der er et koncept for onkotisk osmotisk tryk, der afhænger af mængden af ​​proteiner i opløsningen. Som følge af sult eller nyresygdom vil koncentrationen af ​​proteiner falde. Af den grund vil det onkotiske tryk falde, og de onkotiske naturens øder begynder at fremstå. Der vil være en overførsel af vand fra væv til skibene, til de steder hvor π_PMC mere. Purulente processer medfører en stigning i π_PMC to til tre gange. Dette skyldes ødelæggelsen af ​​proteiner, hvilket fører til en stigning i antallet af partikler.

Det stabile osmotiske indeks skal være ca. 7,7 atm. Af denne grund indeholder isotoniske opløsninger sædvanligvis omkring π_plasma = 7,7 atm. Løsninger hvor π overstiger π_plasma, bruges til at fjerne pus fra sår eller eliminere ødem allergisk natur. De er også afføringsmiddel.

Termodynamisk visning af osmotisk tryk

Vant-Hoff formel anvendt til osmotisk behandling kan være begrundet i termodynamisk synspunkt.

Fri energi, der er i opløsning, vil svare til G = G 0 + RTlnx_En + πV_C. Den molære del af opløsningen betegnes med x_En, V_C Er en indikator for molært volumen. ΠV medlem_C svarende til at indføre fri energi af eksternt pres. Rent opløsningsmiddel har G = G0. Hvis ligevægtindekset ∇G af opløsningsmidlet svarer til indekset 0, får vi:

Den resulterende rekord kan konverteres til Vant-Hoffs formel.

Om kolloide løsninger

Osmotisk tryk af opløsningen kan forekomme, hvis to tilstande er til stede:

1. Der kræves en semipermeabel partition (membran).
2. Tilstedeværelsen af ​​to p-ryv på begge sider af membranen, med p-ry skal være forskellige koncentrationer.

Cellemembranen kan passere partikler af specifikke størrelser, for eksempel indlevere og frigive et vandmolekyle, men har den modsatte virkning på C₂H₆O. Ved hjælp af specialmaterialer, der også er karakteriseret ved en lignende mulighed for adskillelse, er det således muligt at adskille blandingsblandingens forskellige bestanddele.

Osmotiske opløsninger beregnes ved anvendelse af π = cRT. Denne formel blev afledt af Vant-Hoff i 1885, og Pfeffers eksperimenter med porøst porcelæn tjente som grundlag for dens opdagelse.

Turgor i et bur

Både osmose og osmose er meget vigtige komponenter i mange biologiske systemer. Hvis strukturen indeholder en semipermeabel septum (et specifikt væv eller en cellevæg), vil den konstante vandosmosehastighed skabe for meget hydrostatisk tryk, og som følge heraf vil der blive dannet en turgor, som vil tilvejebringe vædets styrke og modstandsdygtighed.

Måske fænomenet hæmolyse, som er en ruptur af cellemembranen, såsom erytrocyten som følge af sin overdrevne hævelse, når den placeres i renset vand.

plasmolyse

Modsatte processer vil opstå, når cellen placeres i opløsninger af et salt af en koncentreret type: Vand indeholdt i cellen vil diffunde ind i saltopløsningerne gennem membranen. Som et resultat vil cellen blive krympet og tabe sin turgor af en stabil tilstand. Dette fænomen kaldes plasmolyse. Turgor kan imidlertid genoprettes ved at placere en plasmolyseret celle i protoplasmatisk vand. Cellevolumen opretholdes kun i en isotonisk p-re med samme koncentration (konstant osmotisk tilstand).

Sammenfatning

Dette materiale gjorde det muligt for læseren at blive bekendt med begrebet osmotisk behandling, formulere en generel ide om det og lære mange interessante ting. For eksempel er ligheden af ​​beregningen af ​​formlen med Van't Hoff formel, ligheden med den ideelle gas, rollen i biologiske processer og de konsekvenser, de kan forårsage, nemlig turgor, plasmolyse, hæmolyse og meget mere.

Osmose og osmotisk tryk

Hvis du adskiller opløsningen og opløsningsmidlet under anvendelse af en semipermeabel partition (membran), som tillader opløsningsmiddelmolekylet at passere frit og det opløste retentionsmolekyle, så observeres ensidig diffusion af opløsningsmidlet.

Denne form for diffusion skyldes det faktum, at antallet af opløsningsmiddelmolekyler pr. Enhedsvolumen er større end i samme volumen af ​​opløsning, da i en opløsning en del af volumenet optages af opløste molekyler. Som et resultat af molekylær bevægelse hersker bevægelsen af ​​opløsningsmiddelmolekyler gennem membranen fra opløsningsmidlet til opløsningen over deres bevægelse i modsat retning.

Den ensidige diffusion af opløsningsmidlet til opløsningen kaldes osmose, og den kraft, der forårsager osmose, der henvises til overfladeenheden af ​​den semipermeable membran, kaldes osmotisk tryk.

Som følge af osmose og diffusion er koncentrationen nede, og måden, hvorpå denne nivellering opnås, er fundamentalt anderledes. I diffusionsprocessen opnås ligestilling af koncentrationer ved at flytte molekylerne af det opløste stof og i tilfælde af osmose ved at flytte opløsningsmiddelmolekylerne.

Mekanismen for osmose kan ikke kun forklares ved, at semipermeable membraner spiller rollen som en sigte med celler, gennem hvilke solventmolekylerne frit passerer, men passerer ikke opløste molekyler.

Tilsyneladende er mekanismen for osmose meget mere kompliceret. Her spiller membranets struktur og sammensætning en stor rolle.

Afhængig af membranets natur vil osmosemekanismen være anderledes. I nogle tilfælde passerer kun de stoffer, der opløses i det frit gennem membranen, i andre tilfælde interagerer membranen med opløsningsmidlet, der danner mellemliggende skrøbelige forbindelser, der let opløses, og endelig kan det også repræsentere en porøs septum med visse porestørrelser.

For at måle det osmotiske tryk i et kar med semipermeable vægge hældes testopløsningen og lukkes tæt med en prop, hvori et rør indsættes, forbundet med en trykmåler. Et sådant instrument til måling af osmotisk tryk kaldes et osmometer.

Osmometeret med opløsningen nedsænkes i et kar med et opløsningsmiddel. Ved begyndelsen af ​​processen diffunderer opløsningsmidlet fra det ydre fartøj ind i osmometret med en højere hastighed end fra den, derfor stiger væskeniveauet i osmometerrøret, hvilket derved skaber et hydrostatisk tryk, som gradvist øges. Når det hydrostatiske tryk stiger, udlignes diffusionshastigheden af ​​opløsningsmidlet i osmometret og ud af osmometret, hvilket resulterer i en tilstand af dynamisk ligevægt, stiger væskens stigning i osmometerrøret.

Det hydrostatiske tryk etableret ved osmose tjener som et mål for osmotisk tryk.

Måling af osmotisk tryk med et osmometer er ikke altid muligt med tilstrækkelig nøjagtighed, da der ikke er nogen membraner, der er i stand til at holde alle partiklerne af opløste. Den målte værdi af osmotisk tryk for den samme opløsning vil derfor i nogen grad afhænge af membranets natur.

Osmotisk tryk forekommer kun ved grænsen mellem opløsningen og opløsningsmidlet (eller en opløsning af en anden koncentration), hvis denne grænse dannes af en semipermeabel septum. Løsningen indeholdt i et almindeligt fartøj udøver ikke andet tryk end dets sædvanlige hydrostatiske tryk. Derfor bør osmotisk tryk ikke betragtes som en egenskab af et opløst stof eller opløsningsmiddel eller selve opløsningen, men som en egenskab af et system af opløsningsmiddel og opløsning med en semipermeabel barriere mellem dem.

Raoul's love er de almindelige navne på kvantitative love, der blev opdaget af den franske kemiker F. M. Raul i 1887, og beskriver nogle af kolligativet (afhængigt af koncentrationen, men ikke på det opløste stofs natur) egenskaber af opløsninger.

Rauls første lov [rediger]

Rauls første lov forbinder trykket af mættet damp over en opløsning med dens sammensætning; Det er formuleret som følger:

· Deltrykket af opløsningsmiddelets mættede damp er direkte proportional med dets molære fraktion i opløsningen, og proportionalitetskoefficienten er lig med trykket af den mættede damp over den rene komponent

For en binær opløsning bestående af komponenter A og B (komponent A betragter vi det som et opløsningsmiddel), er det mere hensigtsmæssigt at anvende en anden formulering:

· Det relative fald i opløsningsmidlets partialdamptryk over opløsningen afhænger ikke af opløsningsmidlets natur og er lig med dens molære fraktion i opløsningen.

På overfladen er der færre opløsningsmiddelmolekyler, der kan fordampe, fordi opløsningen tager op i noget af rummet.

Løsninger, for hvilke Rauls lov er opfyldt, kaldes ideel. Ideelle til enhver koncentration er opløsninger, hvis komponenter er meget ens i fysiske og kemiske egenskaber (optiske isomerer, homologer osv.), Og dannelsen heraf ikke ledsages af volumenændring og frigivelse eller absorption af varme. I dette tilfælde er kræfterne af intermolekylær interaktion mellem homogene og heterogene partikler omtrent ens, og dannelsen af ​​en opløsning skyldes kun entropifaktoren.

Afvigelser fra Raouls lov [rediger]

Løsninger, hvis komponenter adskiller sig væsentligt i fysiske og kemiske egenskaber, overholder kun Rauls lov inden for meget små koncentrationer; Ved høje koncentrationer observeres afvigelser fra Rauls lov. Sagen, når de sande partielle damptryk over blandingen er større end de, der beregnes ved Raul-loven, kaldes positive afvigelser. Det modsatte tilfælde er, når komponenternes partielle damptryk er mindre end de beregnede - negative afvigelser.

Årsagen til afvigelser fra Rauls lov er, at homogene partikler interagerer med hinanden anderledes end heterogen (stærkere i tilfælde af positive og svagere ved negative afvigelser).

Reelle løsninger med positive afvigelser fra Rauls lov er dannet af rene komponenter med varmeabsorption (ΔN_sol > 0); opløsningens volumen er større end summen af ​​de indledende volumener af komponenterne (ΔV> 0). Løsninger med negative afvigelser fra Rauls lov er dannet med varmeafgivelse (ΔN_sol -1 · kg. Da den ene molære opløsning ikke er uendeligt fortyndet, er den anden Raul-lov for det generelt ikke tilfreds for den, og værdierne af disse konstanter opnås ved ekstrapolering af afhængigheden fra regionen med lave koncentrationer til m = 1 mol / kg.

For vandige opløsninger i ligningerne i Rauls anden lov erstattes den molære koncentration nogle gange med molær. I almindelighed er en sådan erstatning ulovlig, og for løsninger, hvis tæthed adskiller sig fra 1 g / cm³, kan det føre til betydelige fejl.

Rauls anden lov gør det muligt at eksperimentelt bestemme molekylmasserne af forbindelser, der ikke er i stand til dissociation i et givet opløsningsmiddel; det kan også bruges til at bestemme graden af ​​dissociation af elektrolytter.

Elektrolytløsninger [rediger]

Rauls love er ikke opfyldt for løsninger (selv uendeligt fortyndet), som udfører elektricitet - elektrolytløsninger. For at tage højde for disse afvigelser introducerede Vant-Hoffs en korrektion til ovenstående ligninger, den isotoniske koefficient i, som implicit tager hensyn til dissociationen af ​​molekylerne af det opløste stof:

Den manglende indsendelse af elektrolytløsninger til Raouls love og Vant-Hoff-princippet fungerede som udgangspunkt for S. Arrhenius for at skabe en teori om elektrolytisk dissociation.

Elasticitet Mætning - elasticiteten af ​​vanddamp, den maksimale mulige temperatur overføres. Det er større, jo højere er lufttemperaturen. Som følge heraf begynder vanddampkondensation.

Ebullioskopisk konstant er forskellen mellem kogepunktet for en opløsning og temperaturen af ​​et rent opløsningsmiddel.

Den kryokopiske konstant er forskellen mellem opløsningens frysepunkt og temperaturen af ​​det rene opløsningsmiddel.

74. Fænomenet osmose, dets rolle i biologiske systemer. Osmotisk tryk. Vant-Hoff lov.

Løsninger isotonisk, hypo- og hypertonisk.

Fænomenet osmose observeres i de miljøer, hvor opløsningsmidlet af opløsningsmidlet er større end mobiliteten af ​​opløste stoffer. Et vigtigt særligt tilfælde af osmose er osmose gennem en semipermeabel membran. Semi-permeable membraner kaldes membraner, der har en tilstrækkelig høj permeabilitet ikke for alle, men kun for nogle stoffer, især for et opløsningsmiddel. (Mobiliteten af ​​opløste stoffer i membranen har tendens til nul). Dette skyldes som regel molekylernes størrelse og mobilitet, for eksempel er et vandmolekyle mindre end de fleste molekyler af opløste stoffer. Hvis en sådan membran adskiller opløsningen og det rene opløsningsmiddel, viser opløsningen af ​​opløsningsmidlet i opløsningen sig at være mindre høj, da en del af dets molekyler erstattes af opløste molekyler (se figur 1). Som et resultat vil overgangerne af opløsningsmiddelpartikler fra kammeret indeholdende rent opløsningsmiddel til opløsningen forekomme oftere end i modsat retning. Følgelig vil volumenet af opløsningen stige (og koncentrationen af ​​stoffet vil falde), mens opløsningsmidlets volumen vil falde tilsvarende.

Betydningen af ​​osmose [rediger]

Osmose spiller en vigtig rolle i mange biologiske processer. Membranen omkring den normale blodcelle er kun permeabel for vandmolekyler, ilt, nogle af næringsstofferne opløst i blodet og produkter af celleaktivitet; for store proteinmolekyler, der opløses inde i cellen, er det uigennemtrængeligt. Derfor forbliver proteiner, der er så vigtige for biologiske processer, inde i cellen.

Osmose er involveret i overførsel af næringsstoffer i trunker af høje træer, hvor kapillær overførsel ikke er i stand til at udføre denne funktion.

Osmose anvendes i vid udstrækning i laboratorieteknologi: Ved bestemmelse af polymerernes molære egenskaber, koncentrationen af ​​opløsninger, undersøgelsen af ​​forskellige biologiske strukturer. Osmotiske fænomener anvendes nogle gange i industrien, for eksempel ved fremstillingen af ​​visse polymere materialer, rensningen af ​​stærkt mineraliseret vand ved fremgangsmåden til omvendt osmose af væsker.

Planteceller bruger også osmose til at forøge volumenet af vakuolen, således at den udvider cellevæggene (turgortryk). Planteceller gør dette ved opbevaring af saccharose. Ved at øge eller formindske koncentrationen af ​​saccharose i cytoplasmaet, kan celler regulere osmose. Dette øger plantens elasticitet som helhed. Mange plantebevægelser er forbundet med ændringer i turgortryk (for eksempel bevægelser af ærter af ærter og andre klatreplanter). Ferskvandsprotozoer har også en vacuole, men opgaven med de enkleste vacuoler er kun at pumpe overskydende vand fra cytoplasmaen for at opretholde en konstant koncentration af stoffer opløst i den.

Osmose spiller også en vigtig rolle i økologi af vandkroppe. Hvis koncentrationen af ​​salt og andre stoffer i vandet stiger eller falder, vil indbyggerne i disse farvande dø på grund af de negative virkninger af osmose.

Osmotisk tryk (betegnet π) - For stort hydrostatisk tryk på opløsningen, adskilt fra det rene opløsningsmiddel med en semipermeabel membran, hvor diffusionen af ​​opløsningsmidlet gennem membranen stopper. Dette tryk har tendens til at udligne koncentrationerne af begge opløsninger på grund af moddiffusionen af ​​opløst stof og opløsningsmiddelmolekyler.

LOV VANT-GOFFA beskriver afhængigheden af ​​OSMOTISK TRYKNING af fortyndede opløsninger på opløsningens temperatur og molære koncentration:
Van't Hoff kom til den konklusion, at Avogadros lov også gælder for fortyndede løsninger. Han eksperimentelt fastslog, at osmotisk tryk, som er et mål for ønsket om to forskellige løsninger på begge sider af membranen for at udligne koncentrationen, i svage løsninger afhænger ikke kun af koncentrationen, men også af temperaturen og derfor overholder lovene i termodynamikken af ​​gasser. Van't Hoff udtrykte det osmotiske tryk med formlen PV = iRT, hvor P betyder det osmotiske tryk af et stof opløst i en væske; V er volumenet; R er gaskonstanten; T - temperatur og i - koefficient, som ofte er lig med 1 for gasser, og for opløsninger indeholdende salte - mere end en. Van't Hoff var i stand til at forklare, hvorfor værdien af ​​jeg ændrer ved at forbinde denne koefficient med antallet af ioner i opløsning. Undersøgelserne af fortyndede opløsninger udført af Van't Hoff var begrundelsen for S.Arrhenius teori om elektrolytisk dissociation. Efterfølgende ankom Arrhenius i Amsterdam og arbejdede sammen med Vant-Hoff.

Isotonisk opløsning (isoosmotisk opløsning) - en opløsning, hvis osmotiske tryk er lig med det osmotiske tryk i blodplasma; for eksempel 0,9% vandig opløsning af natriumchlorid, 5% vandig glucoseopløsning. Alle disse løsninger anvendes til behandling af forskellige sygdomme for at lindre forgiftning og andre manifestationer af sygdommen. Isotonisk rasvtora, i modsætning til hypertonisk og hypertonisk (ikke anvendt til intravenøs administration) fører ikke til hæmolyse af røde blodlegemer, når de indgives intravenøst.

Hypotoniske opløsninger adskiller sig fra isotonisk lavere koncentration og følgelig lavere osmotisk tryk. Ved kontakt med væv kommer vand fra hypotoniske opløsninger ind i vævscellerne. Som et resultat svulmer de, og hvis vand ophobes i dem overdrevent, bryder cellemembranerne, det vil sige cellelys.

Anvendelsen af ​​hypotoniske natriumchloridopløsninger i praksis er meget begrænset. I nogle tilfælde er de vant til at forberede opløsninger af stoffer, der anvendes til infiltrationsanæstesi. Effekten af ​​anæstetika i hypotoniske opløsninger er forbedret, da sidstnævnte bidrager til en dybere penetration af stoffer i væv.

Hypertoniske opløsninger, løsninger, hvis osmotiske tryk er højere end osmotisk tryk i plante- eller dyreceller og væv. Afhængigt af cellernes funktionelle, art og økologiske specificitet er det osmotiske tryk i dem forskellige, og opløsningen, hypertonisk for nogle celler, kan være isotonisk eller endog hypotonisk for andre. Når de nedsænkes i planteceller i G. p. det suger vand fra cellerne, hvilket falder i volumen, og så stopper yderligere kompression og protoplasma ligger bag cellevæggene (se plasmolyse). Røde blodlegemer hos mennesker og dyr i G. p. også miste vand og fald i volumen. G. r. i kombination med hypotoniske opløsninger og isotoniske opløsninger bruges til at måle osmotisk tryk i levende celler og væv.

Osmose, osmotisk tryk og dets biologiske rolle (s. 1 af 2)

2. Osmotisk tryk

3. Osmometer - en enhed til måling af osmotisk tryk

4. Den osmose og det osmotiske tryks biologiske rolle

5. Osmotisk kraftværk

6. Omvendt osmose

Osmose (græsk. Osmos tryk, tryk, tryk) - Spontan overgang af et stof, sædvanligvis et opløsningsmiddel, gennem en semipermeabel membran, der adskiller opløsningen fra et rent opløsningsmiddel eller fra en opløsning med lavere koncentration.

Osmose blev først observeret af Jean-Antois Nollet i 1748, men undersøgelsen af ​​dette fænomen begyndte et århundrede senere.

Osmose skyldes systemets tendens til termodynamisk ligevægt og justering af koncentrationerne af opløsningerne på begge sider af membranen ved unilateral diffusion af opløsningsmiddelmolekyler.

Et vigtigt særligt tilfælde af osmose er osmose gennem en semipermeabel membran. Semi-permeable membraner kaldes membraner, der har en tilstrækkelig høj permeabilitet ikke for alle, men kun for nogle stoffer, især for et opløsningsmiddel. (Mobiliteten af ​​opløste stoffer i membranen har tendens til nul). Hvis en sådan membran adskiller opløsningen og det rene opløsningsmiddel, er koncentrationen af ​​opløsningsmidlet i opløsningen mindre høj, fordi der en del af dets molekyler erstattes af opløste molekyler (se figur 1). Som et resultat vil overgangerne af opløsningsmiddelpartikler fra kammeret indeholdende rent opløsningsmiddel til opløsningen forekomme oftere end i modsat retning. Følgelig vil opløsningens volumen stige (og koncentrationen vil falde), mens opløsningsmidlets volumen vil falde i overensstemmelse hermed.

For eksempel er en semi-permeabel membran fastgjort til æggeskallen på indersiden: den passerer vandmolekyler og bevarer sukkermolekyler. Hvis en sådan membran adskiller sukkeropløsningerne med en koncentration på henholdsvis 5 og 10%, vil kun vandmolekyler passere gennem det i begge retninger. Som følge heraf vil sukkerkoncentrationen i en mere fortyndet opløsning stige, og i en mere koncentreret opløsning vil det tværtimod falde. Når koncentrationen af ​​sukker i begge opløsninger bliver ens, vil ligevægt komme. Løsninger, der har nået ligevægt kaldes isotonisk.

Osmose, rettet ind i et begrænset volumen af ​​væske, kaldes endosmos, udadvendt - exosmos. Opløsningsmiddeloverførsel gennem membranen skyldes osmotisk tryk. Det svarer til det overskydende ydre tryk, der skal påføres fra løsningen for at stoppe processen, det vil sige skabe betingelser for osmotisk ligevægt. Overskydende overtryk over osmotisk kan føre til osmose reversering - tilbagespredning af opløsningsmidlet.

I tilfælde hvor membranen er permeabel, ikke kun for opløsningsmidlet, men også for nogle opløste stoffer muliggør overførslen af ​​sidstnævnte fra opløsning til opløsningsmidlet dialyse, der anvendes som en fremgangsmåde til rensning af polymerer og kolloide systemer fra lavmolekylære urenheder, såsom elektrolytter.

Kapitel 2. Osmotisk tryk

Osmotisk tryk (betegnet p) - For stort hydrostatisk tryk på opløsningen, adskilt fra det rene opløsningsmiddel med en semipermeabel membran, hvor diffusionen af ​​opløsningsmidlet gennem membranen stopper. Dette tryk har tendens til at udligne koncentrationerne af begge opløsninger på grund af moddiffusionen af ​​opløst stof og opløsningsmiddelmolekyler.

En opløsning, der har et højere osmotisk tryk sammenlignet med en anden opløsning kaldes hypertonisk, og den har et lavere hypotonisk tryk.

Osmotisk tryk kan være meget signifikant. I et træ stiger der f.eks. Ved hjælp af osmotisk tryk plantesap (vand med mineralske stoffer opløst i det) langs xylemmet fra rødderne til toppen. Kapillære fænomener alene er ikke i stand til at skabe tilstrækkelig løftekraft - for eksempel skal redwoods levere løsningen til en højde på op til 100 meter. På samme tid i træet er bevægelsen af ​​den koncentrerede opløsning, som er grøntsagsjuice, ikke begrænset af noget.

Samspillet mellem røde blodlegemer og opløsninger afhængigt af deres osmotiske tryk.

Hvis en sådan løsning er i et lukket rum, for eksempel i en blodcelle, kan osmotisk tryk føre til brud på cellemembranen. Det er derfor, at stoffer, der er beregnet til injektion i blodet, opløses i en isotonisk opløsning indeholdende så meget natriumchlorid (natriumchlorid) som nødvendigt for at afbalancere det osmotiske tryk dannet af cellevæsken. Hvis de injicerede lægemidler blev lavet på vand eller en meget fortyndet (hypotonisk i forhold til cytoplasma) opløsningen, ville osmotisk tryk, der tvinger vand til at trænge ind i blodlegemer, føre til deres brud. Men hvis for meget natriumchloridopløsning injiceres i blodet (3-5-10%, hypertoniske opløsninger), vil vandet fra cellerne komme ud, og de vil krympe. I tilfælde af planteceller forekommer protoploseplantering fra cellevæggen, som kaldes plasmolyse. Den omvendte proces, der finder sted, når de krympede celler placeres i en mere fortyndet opløsning, er henholdsvis deplasmolyse.

Størrelsen af ​​det osmotiske tryk dannet af opløsningen afhænger af mængden og ikke på de kemiske egenskaber af de opløste stoffer deraf (eller ioner, hvis molekylerne dissocierer), er det osmotiske tryk derfor en kollegativ egenskab af opløsningen. Jo større koncentration af et stof i en opløsning desto større er det osmotiske tryk, der skabes af det. Denne regel, der hedder osmotisk tryklove, er udtrykt ved en simpel formel, der ligner en bestemt lov af en ideel gas:

hvor jeg er det isotoniske forhold af opløsningen; C er den molære koncentration af opløsningen udtrykt i kombinationen af ​​de basiske SI-enheder, det vil sige i mol / m3 og ikke i den sædvanlige mol / l; R er den universelle gas konstant; T er den termodynamiske temperatur af opløsningen.

Det viser også ligheden af ​​egenskaberne af partikler af et opløst stof i et viskøst opløsningsmiddelmedium med partikler af en ideel gas i luft. Gyldigheden af ​​dette synspunkt er bekræftet af eksperimenterne fra J. B. Perrin (1906): Fordelingen af ​​gummigutharpiksemulsionspartikler i vandkolonnen overholdt generelt Boltzmann-loven.

Osmotisk tryk, der afhænger af indholdet af proteiner i en opløsning, kaldes onkotisk (0,03 - 0,04 atm.). Ved langvarig fastende nyresygdom nedsættes koncentrationen af ​​proteiner i blodet, det onkotiske tryk i blodet falder og onkotiske ødemer forekommer: vand passerer fra karrene til vævene, hvor rONK er større. Når purulente rONK-processer i inflammationscentret øges med 2-3 gange, da antallet af partikler stiger som følge af ødelæggelsen af ​​proteiner. I kroppen skal osmotisk tryk være konstant (7,7 atm.). Derfor gives isotoniske opløsninger til patienter (opløsninger hvis osmotiske tryk svarer til 7,7 atm. Af plasma - 0,9% NaCl - saltvand, 5% glucoseopløsning). Hypertoniske opløsninger, hvor p er større end plasmaets osmotiske tryk, anvendes i medicin til at rense sår fra pus (10% NaCl) for at fjerne allergisk ødem (10% CaCl2, 20% glucose) som afføringsmiddel (Na2SO4 • 10H2O, MgS04 • 7H20).

Osmotisk tryklove kan bruges til at beregne molekylvægten af ​​et givet stof (med kendte yderligere data).

Osmotisk tryk måles med en speciel enhed.

Kapitel 3. Osmometer - En enhed til måling af osmotisk tryk

Osmometer - (osmo- + græsk. Metreo-måling) en anordning til måling af osmotisk tryk eller koncentration af osmotisk aktive stoffer; anvendt i biofysiske og biokemiske undersøgelser.

Skematisk diagram af osmometeret: A - opløsningskammer; B - kamera til opløsningsmidlet; M-membran. Væskeniveauerne i rørene under osmotisk ligevægt: a og b - under betingelser med lige ydre tryk i kamrene A og B, når rA = rB, mens H er væskekolonnen, der balancerer det osmotiske tryk; b - under betingelserne for ulighed af ydre tryk, når rА - rБ = p.

Damptrykmsmometre

Denne type instrument adskiller sig ved at et minimum prøvevolumen (enheder af mikroliter) er påkrævet til måling, hvilket er af stor betydning, når et større volumen ikke kan tages fra testobjektet. På grund af lilleheden af ​​prøvevolumenet har osmometre med damptryk imidlertid en større fejl end andre. Derudover afhænger måleresultatet af ændringen i atmosfæretryk. Hovedanvendelsen til disse enheder findes i videnskabelig forskning og pædiatrisk praksis for at undersøge blodet af nyfødte taget fra fingeren eller hælen. Størrelsen af ​​målte koncentrationer er begrænset til 2000 mmol / kg H20. På de russiske hospitaler har de ikke fundet bred anvendelse. I EU fremstilles damptrykmsmometre af Dr. Knauer, Gonotec (Tyskland), i USA af Wescor.

Membran osmometre

På ejendommen af ​​osmose er der bygget osmometre, kaldet membran. Både kunstige membraner (for eksempel cellofan) og naturlige (for eksempel frøhud) kan anvendes i deres konstruktion.

Enheder af denne type anvendes til at måle det såkaldte kolloid-osmotiske tryk i blod (CODE), som er dannet af den højmolekylære (mere end 30.000 D) komponent af den samlede koncentration af osmotisk aktive partikler indeholdt i blodplasmaet. Dette tryk kaldes også onkotisk og er primært skabt af proteiner. KODE er mindre end 3 mmol / kg H2O og har derfor ringe virkning på det totale osmotiske tryk, men er afgørende for transcapillære udvekslingsprocesser. Denne komponent af det samlede tryk har en vigtig diagnostisk værdi. Membran osmometre er fremstillet af Dr. Knauer, Gonotec, Tyskland (Osmomat 050), i USA - Wescor. Interessant nok tilbyder Dr. Knauer firmaet hele linjen af ​​osmometre og overlapper dermed hele spektret af molekylvægtpartikler, herunder millioner.

Chemist Handbook 21

Kemi og kemisk teknologi

Osmotisk tryk af levende celler

Fænomenet osmose er udbredt i naturen, da væggene i levende organismeres celler er semipermeable, hvilket tillader en ind i og ud af andre stoffer og derved påvirker metabolismen. Således er væggene i røde blodlegemer (røde blodlegemer) uigennemtrængelige for natriumchlorid, men gennemtrængelige for vand. Hvis røde blodlegemer introduceres i en opløsning af natriumchlorid, hvis osmotiske tryk er større end det osmotiske tryk inde i cellerne (den såkaldte hypertoniske opløsning), diffunderer vand ud af cellerne, og cellerne kontraherer. I en opløsning, hvis osmotiske tryk er mindre end den interne (hypotoniske opløsning), forekommer osmose i den modsatte retning, og cellerne svulmer. Løsninger, der har det samme osmotiske tryk (med hensyn til denne membran i forhold til en anden, kan de være ikke [p.252]

Forklaring. Osmose er af stor betydning i livsprocesserne hos dyr og planter. Det er kendt at få vand til at stige langs planternes stamme, cellevækst og mange andre fænomener. Osmotisk tryk opstår i cellerne, skaber dem med en form for elasticitet og elasticitet og bidrager også til bevarelsen af ​​en bestemt form af planteorganer mv. Hver levende celle har en shell eller overflade af protoplasma, som har semipermeabilitet. Da cellesap er en opløsning af en eller anden koncentration, kan det vise sig, at når cellerne nedsænkes i en ekstern løsning, [p.53]

I en levende mikrobiell celle ses en højere koncentration af salte altid end i miljøet, derfor kan mikrober eksistere i svage vandige opløsninger. På basis af osmotiske love kommer vand og næringsstoffer opløst i det ind i cellen. Internt osmotisk tryk skaber en stresset tilstand af cellen, som kaldes et tour-bjerg. Hvis den mikrobielle celle går ind i en koncentreret opløsning, hvis osmotiske tryk er større end i cellen, så forlader vandet det, protoplasmaet krymper og ligger bag den øvre skal. Dette fænomen kaldes plasmolyse. En sådan celle er let at vende tilbage til en normal tilstand af turgor, hvis du overfører den til en opløsning af svagere saltkoncentration. [C.251]

Med en nøjagtig og stabil mængde elektrolytter opretholdes et lige osmotisk tryk mellem cellen og det omgivende fluidum og således den samme mængde vand i vævene. Den samme balance nås mellem blodet og det ekstracellulære væske omkring blodkapillærerne. Så længe det osmotiske trykbalance af forskellige væsker opretholdes, vil vandindholdet i levende væv forblive uændret. Denne væskestrøm (turgor eller tone) giver huden elastik eller elasticitet i bindevævsfibre. [C.197]

Osmose er af stor betydning i livsprocesserne hos dyr og planter. Det forårsager vandstigningen langs plantens stamme, cellevækst og mange andre fænomener. Osmotisk tryk i cellerne bestemmer deres egen elasticitet og elasticitet og bidrager også til bevarelsen af ​​en vis form ved stængler og blade af planter. Hver levende celle har enten en shell eller et overfladelag af protoplasma, som har egenskaben for semipermeabilitet. Hvis en celle placeres i en opløsning, hvis koncentration er lig med koncentrationen af ​​cellesap, ændrer tilstanden af ​​cellen ikke, da det osmotiske tryk i cellen og i opløsningen er det samme. [C.123]

Osmose og osmotisk tryk spiller en stor rolle i organismers livsprocesser. For eksempel er det forbundet med fordelingen af ​​vand i kroppen. Hver levende celle er et mikroskopisk osmotisk system. [C.82]

Sammensætningen af ​​det ekstracellulære væske ligger tæt på sammensætningen af ​​havvand i den pre-Cambrian-æra, hvor dyr med et lukket kredsløbssystem fremkom. Siden da har saltholdigheden i havet fortsat øget, mens sammensætningen af ​​det ekstracellulære væske har forblevet konstant. Ka-ion er den vigtigste kation i det ekstracellulære væske, og anionerne domineres af SG og HCN. Kation og anion af NRA dominerer inde i cellerne. og andre) og sure proteiner, der bærer en negativ ladning ved fysiologiske pH-værdier. Hvis organiske celler uden for cellen kompenserer for en lille mangel på en negativ ladning, bør de inden for cellen kompensere for ca. 25% af de positive ladninger, der skabes af uorganiske kationer. Da cellemembraner er let permeable til vand, kan de bryde ned med mindre forskelle i væsketryk inde i og uden for cellemembranen. Derfor skal det osmotiske tryk inde i cellen være lig med det i det ekstracellulære væske, det vil sige at den levende celle adlyder isosmolaritetsloven. Det forøgede kationindhold i forhold til koncentrationen af ​​anioner i ekstracellulære væsker sammenlignet med intracellulære medier fører til det faktum, at cellemembranernes ydre overflade er positivt ladet i forhold til dens indre overflade, hvilket har stor biologisk betydning (se kapitel 15). I biologiske væsker udtrykkes koncentrationen af ​​osmotisk aktive partikler (uanset deres ladning, størrelse og masse) i enheder af osmolalitet - milliosmolemoler pr. 1 kg vand. Da de vigtigste kationer og anioner af intracellulære væsker multipliceres ladet, vil (med samme osmolalitet) elektrolytkoncentration udtrykt i milliækvivalenter pr. Liter være signifikant højere inden i cellen end i ekstracellulære væsker, der hovedsagelig indeholder enkelt ladede ioner. [C.180]

For livet af mikroorganismer kræver tilstedeværelsen i næringsmediet af mineraler. Med deres hjælp reguleres osmotisk tryk inde i cellen, de bestemmer hastigheden og retningen af ​​biokemiske reaktioner og de kolloidale egenskaber hos levende protoplasma. Af mineralelementerne spiller fosfor en vigtig rolle i næringen af ​​mikrober, hvilket er nødvendigt for syntesen af ​​komplekse fosforholdige forbindelser med proteiner. De bedste fosforkilder er forskellige fosfatsalte af kalium, natrium, ammonium. [C.514]

Normalt betyder biologer, der taler om forbindelser af natrium, kalium, magnesium og calcium, primært deres chlorider, phosphater, sulfater og carbonater. Alle af dem har forholdsvis stærkt ioniserede obligationer. Kombinerer med hydrogenkationer, danner syre salte og syrer. Salte er af stor betydning ikke kun som komponenter i det levende miljø, men også som aktive deltagere i processerne i levende celler. Natriumioner, som følge af deres lille størrelse, spiller en vigtig rolle for at opretholde kroppens vandregime, og at øge koncentrationen af ​​Ma + bidrager til vandretention. Natriumsalte sammen med salte af andre metaller bestemmer det osmotiske tryk i cellerne og påvirker enzymsystemernes funktion. Natriumioner sammen med kaliumioner tjener til at overføre en nerveimpuls gennem membranerne i nervecellerne (se 38). Den normale rytme i hjertet og hjernen afhænger af den strenge vedligeholdelse af forholdet mellem kalium og natriumionosekoncentrationer. Kaliumioner i dyr mindre, og at øge koncentrationen af ​​K + har en skadelig virkning. I planter fremmer kalium fotosyntese og stimulerer processerne i forbindelse med frøspiring. Derfor er kalibergødning så vigtig. Magnesiums rolle er ikke begrænset til deltagelse i strukturen af ​​chlorophyll. Hos dyr og mennesker reduceres vaskulære spasmer og regulerer hjerteets funktion. I det periodiske system er M mellemliggende beryllium og jordalkalimetaller. Dens egenskaber er unikke med en høj ladning og en lille radius, samtidig med at den danner i de fleste af dets forbindelser ikke ioniske, men koks [c.180]

Et sådant fænomen forekommer i levende plante- og dyrevæv. Her skabes en forskel i osmotiske tryk i cellen og i det intercellulære rum. Denne forskel spiller en afgørende rolle i intravital metabolisme. I døde væv er der ingen metabolisme, derfor kan der være forskellige koncentrationer af en vandig opløsning af uorganiske og organiske stoffer i cellen og i det intercellulære rum, dvs. forskellige frysetemperaturer. [C.113]

Osmotiske fænomener observeret i organismer skyldes de samme grunde som i de osmotiske modeller, vi har overvejet. Osmotisk tryk i cellerne overholder alle de grundlæggende gaslove. Imidlertid gør selve strukturen af ​​levende formationer og processerne af vital aktivitet, som kontinuerligt forekommer i levende organismer, betydelige korrektioner for fænomenerne osmose. [C.131]

Osmotisk tryk i celler overholder gaslove. Det skal tages i betragtning, at osmose er signifikant påvirket af strukturen af ​​levende formationer og de vitale processer i organismer. Kroppen skal konstant modtage næringsstoffer. Hvis cellemembranen var en ideel membran, der kun transmitterer molekylerne af gelens forlængelser, men forhindrer indtrængningen af ​​solutets molekyler, ville næringsfremgangsmåderne være umulige, hvilket naturligt ville føre til organismens død. [C.97]

Den absolutte værdi af osmotisk tryk i levende planters celler er ret højt og varierer oftest fra 506 til 1010 kPa i jordplanter og fra 101 til 304 kPa i vandplanter. I frugter af frugttræer, druer, sukkerroerødder er osmotisk tryk i området 2026-4052 kPa; i planter, der vokser på saltvandsmasser, kan det nå 6078-10 130 kPa. Størrelsen af ​​sugekraft i forskellige organer og væv er vigtig. værdi for kvittering og bevægelse af vand i planter,, [c.115]

Røde blodlegemer er levende celler, hvis afgrænsende overflade har egenskaberne af semipermeable partitioner. Denne overflade adskiller sig fra resten af ​​cellen i lipidernes rigdom og er meget følsom for alle mulige indflydelser. Så ødelægge alkali- og fedtopløsningsmidler det. Ved hævelse skyldes et fald i osmotisk tryk i det eksterne miljø, dvs. i plasma [s.192]

Enzymatiske synteser af polysaccharid klasse stivelse. Glucose er et uegnet materiale til dannelse af kulhydratforretninger i levende celler, da det er letopløseligt i vand, og dets opløsninger har et højt osmotisk tryk. Derfor er behovet for afsætning af glucose i en polymer form i leveren eller musklerne. På nuværende tidspunkt er mekanismen i denne vigtige fysiologiske proces i høj grad afklaret. [C.320]

For en plante spiller osmotisk tryk en stor rolle. Det understøtter stabiliteten af ​​væv, hvilket skaber en turgor i cellerne, dvs. hævelse. Når cellernes protoplasma dør, mister sidstnævnte deres semipermeable egenskaber og passerer frit i begge retninger, ikke kun vand, men turgoropløsningen stopper også, og planten mister sin elasticitet (falmer). Histologer er velbevidste om, at kun efter at en celle er dræbt (fast), er det muligt at farve dens indhold ved at nedsænke det i en opløsning af maling. En levende celle, der absorberer vand, bevarer de fleste af malerne opløst i det. Det samme osmotiske tryk bevirker flytning af væsker gennem planterne fra rødderne osv. [S.237]

Frekvensen af ​​vandabsorption fra levende celler under osmotiske ændringer er ikke den samme for forskellige typer celler, men generelt er den ekstremt høj. Processen tager ofte kun få minutter at fuldføre. Det osmotiske tryk i miljøet kan styres ved tilsætning af elektrolyt eller fortynding, og den osmotiske reaktion af cellen er i overensstemmelse med ligning (10). Dette viser, at hastigheden af ​​vandindtrængning gennem cellemembranerne overstiger signifikant hastigheden af ​​elektrolytpenetration. [C.372]

Osmotisk tryk spiller en stor rolle i livsprocesserne hos dyr og planter. Processerne for assimilering af mad, stofskifte osv. Er tæt forbundet med vævets forskellige permeabilitet over for vand og de eller andre opløste stoffer. Typiske celler dannes af protoplasmiske sække fyldt med vandige opløsninger af forskellige stoffer (cellesap), hvis osmotiske tryk ved grænsen til vand ligger normalt inden for 4-20 atm. Hvis disse celler nedsænkes i vand eller i en opløsning med en lavere koncentration end deres indhold, så kommer vand ind i cellerne og skaber hydrostatisk tryk i dem, kaldet turgor. Dette tryk skaber læsning og modstand af levende væv af planter og dyr. Osmotisk tryk spiller rollen som en mekanisme, som føder celler næringsstoffer og vand i høje træer, de stiger tiere meter op fra rødderne, hvilket svarer til osmotisk tryk på flere tiendedele atmosfærer. [C.110]

Alle levende celler er generelt permeable til vand uden nogen særlig aktiv mekanisme. Vand overføres til og ud af cellen ifølge forskellen i osmotisk tryk. [C.372]

Levende celler kan ikke kun svulme eller krympe med en forøgelse eller nedgang i det osmotiske tryk i det eksterne miljø, men denne ændring er kvantitativ af naturen [c.372]

Vant-Goff begyndte sin historie. Fra de semipermeable skillevægge flyttede han til levende celler til den enorme kraft, der opstår i dem som følge af osmotisk tryk. [C.60]

Osmotisk tryk er en værdi, som er tæt forbundet med cellens normale levetid. Dette ses let ved at sammenligne koncentrationerne af saft presset fra levende celler og fra de samme celler, som tidligere blev dræbt. [C.73]

Det ydre lag af cellen, det vil sige dens membran, overfører ikke blot vand, men også stoffer opløst i det til en vis grad. Den levende celle regulerer aktivt osmotisk tryk, der ændrer koncentrationen af ​​osmotisk aktive stoffer. I enkeltceller, der lever i ferskvand, er der udviklet særlige tilpasninger (pulserende vakuoler), som fjerner overskydende vand fra cellerne. Unicellulære organismer, der ikke har pulserende vakuoler, fjerner overskydende vand gennem cellemembranen. I højere dyr reguleres osmotisk tryk i hele kroppen af ​​systemet med udskillelsesorganer (nyrer). [C.55]

Det kan ses fra den sidste ligning, at faldet i fri energi ved konstant temperatur og konstant tryk er lig med det samlede arbejde, som systemet kan opnå, minus NAL. Arbejde, betegnet AO, som ofte kaldes rent arbejde eller nyttigt arbejde, kan være kemisk, elektrisk, fotokemisk eller osmotisk. Det omfatter ikke arbejdet med at udvide gas mod konstant tryk, medmindre denne type arbejde anvendes på en nyttig måde. Et eksempel på sådan uproduktivt arbejde med RAU er udvidelsen af ​​opvarmet luft. I levende systemer er spørgsmålet om nyttigt arbejde ledsaget af en ændring i fri energi særligt vigtig, fordi plante- og dyreceller gør det mekaniske arbejde, der er nødvendigt for at opretholde livet, ikke. på grund af absorptionen af ​​varme fra det ydre miljø. I tilfælde af varmblodede dyr er det simpelthen forbudt at udføre arbejde ved konstant temperatur på grund af varmeabsorptionen ved den anden lov. Cellernes arbejde afhænger af den kemiske energi, de modtager fra næringsstoffer. Denne type arbejde kan naturligvis udføres ved at ændre AU's fri energi. Fig. 2.11 illustrerer nogle af det nyttige arbejde, vi står overfor, når vi studerer levende organismer. [C.107]

Højere planter består af et stort antal celler, der på en bestemt måde er fastgjort til hinanden af ​​de omgivende cellevægge. Mange af de karakteristiske egenskaber ved planter er direkte eller indirekte relateret til tilstedeværelsen af ​​disse cellevægge. Sammensætningen og udseendet af cellevæggene bestemmes direkte af hvilken type cellen tilhører og hvad dens funktioner er. Samtidig er de grundlæggende principper for opførelsen af ​​alle cellevægge ensartede. Stive cellulosefibre nedsænkes i en matrix indeholdende mange tværbindinger og består af polysaccharider, såsom pectiner og hemicellulose, såvel som glycoproteiner. På grund af denne struktur har den primære cellevæg en stor trækstyrke og kan kun passere molekyler af relativt lille størrelse. Hvis en plantecelle, der mangler en cellevæg (protoplast), er anbragt i vand, vil den afhente vand ved osmose, svulme og briste. Samtidig svulmer og leverer det levende indhold af cellen, der er indesluttet i en skall, og presser mod sidstnævnte, som et resultat af hvilket der er tryk, kendt som turgor. Turgoren er strengt reguleret og vital, både for at forøge cellens størrelse og for den mekaniske stivhed af den unge plante. [C.398]

Hidtil har vi antaget, at kolloid ikke er en elektrolyt, og det gælder sandelig for opløsninger af makromolekyler i ikke-polære opløsningsmidler. Imidlertid er der i vandige opløsninger mange makromolekyler og frem for alt forskellige biokløvstoffer som i form af ioner. Hvis opløsningen også indeholder almindelige elektrolytter, er billedet endnu mere kompliceret. Her kombineres osmotisk ligevægt med elektrostatiske interaktioner. Macroioner, som ikke passerer gennem membranens porer, holder delvist modioner omkring sig selv og forstyrrer deres ensartede fordeling, det såkaldte membranpotentiale opstår (hvilket spiller en vigtig rolle i stofskiftet af en levende celle). Den elektrostatisk inducerede øgede koncentration af ioner på den ene side af membranen forårsager et højere osmotisk tryk. Tilsætningen af ​​elektrolyt skærmer membranpotentialet (virkningen af ​​kompression af den modioniske atmosfære), og den termiske bevægelse reducerer ionernes ujævne fordeling, og det osmotiske tryk falder. Den begrænsende tilfælde af et fuldt undertrykt membranpotentiale (ensartet fordeling af alle ioner omkring membranen) svarer til det osmotiske tryk af en opløsning af ikke-elektrolyt med samme koncentration. Teorien om denne effekt blev foreslået af Donnan (1911). Antag at til venstre for membranen er en opløsning af polyelektrolyt N31 med en koncentration på c, og til højre er en opløsning af en konventionel elektrolyt, for eksempel LaCl, med en koncentration på c. Membranen passerer frit opløsningsmiddelmolekyler (vand), Na + og C1-ioner, men passerer ikke ioner. For enkelhed, efter Donnan, antager vi, at volumenerne af opløsningerne på begge sider af membranen er de samme. Dette gør konklusionen klar uden at fratage ham almengyldighed. Antag også, at begge elektrolytter er fuldstændigt dissocierede. Når en ligevægt er etableret i systemet, overføres x mol NaC1 i den del af opløsningen, hvor NaA er placeret, således at koncentrationen af ​​N3 + i den øges til - + x, idet koncentrationen af ​​K-rester, som tidligere, er lig med с og koncentrationen af ​​C1, som oprindeligt var er nul, vil være x. På den anden side af membrankoncentrationen [c.45]

Donnan-effekten (dvs. den ulige fordeling af elektrolytter mellem celler og væsken, der vasker dem) har en stor indflydelse på cellernes vitale aktivitet, på størrelsen af ​​biopotentialer osv. Imidlertid påvirker i en integreret organisme en række fysiologiske reguleringsmekanismer, metaboliske processer mv fordeling af ioner Derfor er Donnan-effekten i en levende organisme kun en af ​​årsagerne til de komplekse processer af osmotisk tryk, elektriske fænomener, distribution af elektrolytter mv. [S.196]

Skeden af ​​levende celler er altid en semipermeabel membran. Det bevarer molekylerne af mange stoffer opløst i vand, men det passerer vand. Derfor er hvert dyr og plantecelle et mikroskopisk osmotisk system, og osmotisk tryk har en meget vigtig rolle i organismens vitalitet. [C.68]

Osmotisk tryk er vigtigt i biologiske processer. Som kendt er et lag af protoplasma, som spiller rollen som en semipermeabel partition, grænser op til cellevæggene. Væsken indesluttet inde i cellerne (cellesaft) indeholder forskellige stoffer i opløst tilstand, som ikke trænger gennem protoplasmlaget. Hvis cellen er i vandet, trænger sidstnævnte ind i cellen og skaber tryk i det, kaldet turgor. Takket være turgoran får levende planters væv deres egen styrke og elasticitet. Når celler dør, mister protoplasma egenskaben af ​​semipermeabilitet, hvilket fører til forsvinden af ​​turgor og vilding af planten. Når en levende celle går ind i en opløsning, hvis koncentration er større end koncentrationen af ​​cellesap, flytter vand fra cellen til den ydre opløsning, protoplasma krymper og plasmolyse opstår. [C.27]

Alkalimetalioner (Na, K) - Natrium distribueres hovedsageligt udenfor og kalium - inde i cellen. Begge kationer bidrager til opretholdelsen af ​​osmotisk tryk, transmissionen af ​​nerveimpulser, den aktive overførsel af saccharider og aminosyrer. Kationer Na " og K, der er stærke syrer, danner komplekser med ligander indeholdende donoroxygenatomer (disse ligander er stærke baser). Men i levende systemer transporteres disse ioner frit, da in vivo interaktionen af ​​ioner med ligander er relativt svag. Den rolle, som antibiotika-ionoforer spiller i den aktive overførsel af ioner over cellemembraner, for eksempel i den selektive overførsel af natrium og kalium ved excitation af membranerne i nerveceller eller p.

Osmotisk tryk spiller en stor rolle i menneskers, dyrs og planteliv. Cellerne i en levende organisme består af protoplasmiske sække fyldt med vandige opløsninger af forskellige stoffer (cellesaft). Osmotisk tryk af cellesap på grænsen med vand ligger inden for 4-10-20-10 n m. Hvis en celle er nedsænket i vand eller en opløsning med en lavere koncentration end koncentrationen af ​​cellesap, kommer vand ind i cellen og skaber deri et hydrostatisk tryk kaldet turgor. Hvis cellen er nedsænket i en opløsning mere koncentreret end cellen [c.142]

Det primære reduktionsmiddel til almindelig fotosyntese i grønne planter er vand. Vandaktivitet i celler kan ændres ved direkte hydrering og dehydrering eller ved at placere celler i opløsninger med forskellige osmotiske tryk. Begge disse operationer har en betydelig indvirkning på fotosyntese. Imidlertid kan denne indflydelse ikke betragtes som et kinetisk fænomen, som overholder loven om massearbejde, da det er forbundet med ændringer i permeabilitet og andre kolloidale egenskaber hos protoplasma og cellemembraner, hvor alle aktiviteter i en levende celle afhænger i varierende grad. Virkningen af ​​dehydrering diskuteres derfor i ch. XIII (bind I, s. 341), hvor vi behandlede forskellige former for fysisk og kemisk inhibering og stimulering af fotosyntese. [C.365]

En gærcelle anbragt i en opløsning af forskellige stoffer, såsom den sacchariserede masse, kan konventionelt betragtes som en celle omgivet af en semipermeabel partition. Med hensyn til en sådan celle er osmotiske tryklove gyldige i et vist omfang med passende ændringer for kolloider inde i cellen og for levende plasma. [C.270]

Fænomenet osmose i levende celler. Diffusion, osmose og osmotisk tryk spiller en vigtig rolle i dyre- og planteorganismer. Protoplasma af celler er en ideel semipermeabel væg, hvorigennem kun visse stoffer kan trænge ind eller fjernes fra det, men det er uigennemtrængeligt for andre stoffer. Således er væggene i røde blodlegemer (røde blodlegemer) uigennemtrængelige for natriumchlorid, men gennemtrængelige for vand. Hvis røde blodlegemer introduceres i en opløsning af natriumchlorid, hvis osmotiske tryk er større end det osmotiske tryk inde i cellerne, den hypertoniske opløsning), så diffunderer vand ud af cellerne, og cellerne kontraherer. I en opløsning, hvis osmotiske tryk er mindre end det indre tryk i en hypotonisk opløsning) forekommer osmose i modsat retning. Vand udefra trænger ind i cellerne, mens de svulmer. Volumenet af celler stiger, indtil deres vægge brister og indholdet lækker ind i det omgivende fluidum. To opløsninger, der har det samme osmotiske tryk, uanset sammensætningen af ​​opløste stoffer, der forårsager dette tryk, kaldes isotoniske eller isosmotiske opløsninger. Blodvæsken, hvori de røde blodlegemer vejes - blodplasma - er isotonisk med væsken, der findes i de røde blodlegemer og andre celler i kroppen. [C.161]

Disse fænomener kan anvendes til at bestemme det osmotiske tryk i levende celler, især i planteceller. Den ydre permeable membran af fiber er dækket af protoplasma, som spiller rollen som en semi-permeabel skillevæg. Hvis en sådan celle indføres i en hypertonisk opløsning, frigives vand fra indersiden gennem protoplasmaet. Den protoplasmiske membran rynker, løsner sig fra cellulosemembranen - plasmolyse opstår. En mere fortyndet opløsning, hvori plasmolyse er stoppet, er isotonisk med hensyn til væsken inde i cellen. Når de injiceres i hypotoniske opløsninger, svulmer cellerne på grund af vand gennemtrængende udefra gennem protoplasmisk membran. Da det vand, der absorberes af planter, under normale forhold indeholder få opløste stoffer, trænger det gennem konvolutten og skaber tryk inde i cellen, der virker på cellevæggene (turgiditet). Dette tryk bestemmer plantens elasticitet, især unge, grønne. Når cellerne under fordampning mister mere vand, end de trænger ud på grund af osmose, mister de elasticitet, planten falder som det var. [C.162]

Vand repræsenterer o6oii hovedvæskekomponenten i dyre- og plantevæv, skaber et miljø for overførsel af næringsstoffer til voksende celler og fjernelse af skadelige stoffer og giver også varmeregulering gennem fordampning. Da de to sidste funktioner er forbundet med fjernelse af vand fra kroppen, er det nødvendigt at periodisk genoprette vandbalancen. Vand absorberes gennem rodsystemet af planter og gennem cellemembraner af levende ting. Absorption er en konsekvens af forskellen i osmotisk tryk på begge sider af membranen og kan kun forekomme ved en gradient af koncentrationer af opløste salte (mindre i vand end i intracellulær væske). [C.532]

Under fysiologiske forhold, dvs. under de betingelser, der findes i en levende celle (temperatur, pH, osmotisk tryk, koncentration af reaktive stoffer osv.), Leds mølleopdeling af ATP (506 g) af frigivelse af 12 kcal eller 50 kJ energi. [C.22]

Koncentrationen af ​​cellesap, dens osmotiske tryk, er utvivlsomt vigtigt for absorptionen af ​​vand i cellen. Denne omstændighed giver imidlertid ikke anledning til at overveje processen for vandabsorption som en rent osmotisk og derved udelukke deltagelse af levende protoplasma i den. Det er kendt, at hoveddelen af ​​cellebiokloloider tilhører hydrofile forbindelser, der er i stand til reversible ændringer i graden af ​​deres vandindhold. Absorberende vand svulmer den kolloide micelle, og når vandet frigives fra den kolloide micelle, opstår den såkaldte piskning. De kræfter, der udvikles i løbet af disse processer, er meget vigtige og når ofte hundredvis af atmosfærer. Den kraft, der skal anvendes på et kolloidalt system for at forhindre det i at absorbere vand kaldes hævelsestryk. [C.73]

Rottryk blev opdaget i første halvdel af det XVIII århundrede. og er blevet studeret ganske omfattende siden da. En række meget kontroversielle hypoteser vedrørende dens natur er blevet udtrykt. Omfanget af disse hypoteser er ret bredt - fra forklaringerne af "Els og Knight, der henviser til henholdsvis 1727 og 1801. 259], L. V. Mozhaevop og N. V. Pilshchikova [260-265], D. Bosa [266], A. P. Petrova [244], hvorefter vand injiceres hovedsageligt af levende rotceller, indtil begreber formuleret i slutningen af ​​det sidste århundrede, hvorefter levende celler ikke aktivt deltager i vandbevægelsen gennem rodsystemer eller endog forhindre denne bevægelse [259]. Priestleys foreslåede ordning i 1920'erne [267, 268], osmometerets rotforstærkende aktivitet, I dag er denne ordning i en noget ændret form kendt som det osmotiske ekspuditionsbegreb. Det er altid nævnt i alle lærebøger og anmeldelser. I overensstemmelse med dette koncept spiller xylem juice rollen som den koncentrerede opløsning inde i osmometret, forhindrer frigivelse af osmotisk aktive stoffer xylem juice, givet [c.118]

I henhold til ordningen fra D. Priestley (Fig. 14), A-levende celler, C-celler i vaskulærsystemet, hvor der ikke er noget turgortryk, S = P. Ved fuld mætning med vand suges en gruppe celler / 1, som er nedsænket i beholder B, kraften vil snart være lig med 0. Mens P> T kommer vand ind i cellen, men når det osmotiske tryk er afbalanceret ved turgid tryk, er sugekraften lig med O, cellerne i vaskulærsystemet med C, 10th, svarende til deres osmotiske tryk, vil suge vand. Således vil cellerne suge vand fra beholderen B, filtrere det gennem A's levende celler. [C.118]

I plantevæv osmotisk. trykket er 0,5-2 MPa (i planter i ørkener - mere end 10 MPa). Hydrostatisk. det tryk der opstår fra intracellulære strukturer som følge af osmose, kaldet turgor. Dette tryk giver styrke og elasticitet til levende organismers væv. Hvis cellen dør, mister konvolutten sin halvgennemtrængelighed, turgoren forsvinder (planten bløder). Osmotich. trykket er hovedårsagen til vandets bevægelse i planter og dens stigning fra rødderne til toppen. Bladernes celler, taber vand, absorberer det osmotisk fra stammenes celler, og sidstnævnte fra rotens celler, som igen tager vand fra jorden. For vækst og udvikling af planter er vigtig forholdet mellem osmotisk. trykjordopløsning og cellesap. En plante kan kun udvikles normalt, når den er osmotisk. cellejuice tryk er mere osmotisk. trykjord r-ra. [C.419]

Münchs hypotese er rent fysisk og forklarer ikke, hvorfor sigtørene skal forblive i live og metabolisk aktive. Det forklarer heller ikke, hvordan blade mesophylceller er i stand til at indlæse sigtør med assimilerer mod osmotisk gradient. Det er kendt, at phloem / o er mere negativt end det for fotosyntetiserende væv. Med dette i betragtning blev Münchs hypotese efterfølgende suppleret - det omfattede mekanismen for aktiv indlæsning af opløste stoffer i sigtør. Han indebærer, at de osmotiske og hydrostatiske gradienter ikke begynder i fotosyntetisk mesophyll, men direkte i phloem. Derudover menes det, at phloem-udledning på forbrugerniveau også er en aktiv proces. En sådan moderne version af Münchs hypotese kaldes en presset nuværende hypotese. [C.135]

Det overdrevne hydrostatiske tryk inde i plantecellen, der kaldes turgortryk (eller simpelthen turgor), som skyldes den osmotiske ubalance i disse to medier, er af afgørende betydning for planter. Turgor er den vigtigste kraft, der strækker cellen under dens vækst, og den er også i stor udstrækning ansvarlig for stivheden af ​​levende plantevæv (sammenligne det bløde blad af en dehydreret plante med de elastiske blade af en plante, der modtager nok vand). [C.389]

Se de sider, hvor udtrykket osmotisk tryk på levende celler nævnes: [c.142] [c.237] [c.21] [c.94] [c.174] [c.48] Fysisk biokemi (1949) - [c. 355]