» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Июнь, 2021 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №6 (51) 2021
Автор: Мырзабекова Айым Мырзабековна, Преподаватель
Рубрика: Физико-математические науки
Название статьи: Физические механизмы осмотического давления в живых организмах
Дата публикации: 25.05.2021
УДК 3937
ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ
ОСМОТИЧЕСКОГО ДАВЛЕНИЯ В ЖИВЫХ ОРГАНИЗМАХ
Морозов Денис Анатольевич
обучающийся 1 курса
научный
руководитель: Мырзабекова
Айым Мырзабековна
преподаватель
Лянторский нефтяной техникум
(филиал) ФГБОУ ВО ЮГУ, г. Лянтор
Аннотация. В
данной статье рассматривается явление осмоса в жидкостях, роль осмоса в
окружающей среде и физические механизмы осмотического давления в живых
организмах.
Ключевые слова: осмос,
живые организмы, осмотическое давление.
Осмотическое давление – давление, производимое молекулами
растворенного вещества на полупроницаемые стенки сосуда. Если раствор находится
в замкнутом сосуде, то вхождение воды внутрь (эндосмос) создает в таком сосуде
повышенное давление, прекращающее дальнейшее проникновение воды. Гидростатическое
давление, уравновешивающее стремление воды проникать в раствор, называется
осмотическим давлением раствора. Оно может быть измерено при помощи осмометра,
соединённого с внутренним сосудом. В качестве полупроницаемой мембраны
осмометра применяли различные животные перепонки, однако эти мембраны были
проницаемы для растворенных веществ.
Суть процесса осмоса обоснован стремлением системы к термодинамическому
равновесию и выравниванию концентраций смесей по обе стороны мембраны методом
односторонней диффузии молекул растворителя.
Наиболее широкое изъяснение явления осмоса сформировано на применении
принципа Ле Шателье–Брауна:
если на систему, находящуюся в устойчивом равновесии, воздействовать снаружи,
меняя какое-либо условие равновесия (давление, температура, внешнее
электромагнитное поле, концентрация), то в системе возрастают процессы,
нацеленные на компенсацию внешнего воздействия.
Обычно существует 2 типа осмоса:
1.
Экзосмос – перемещение растворителя из
осмотической части в окружающую среду. Он возможен, если клетка находится в гипертронической среде. В ходе экзосмоса вода проникает из
клетки в плазму и происходит сдавливание и сморщивание клетки – плазмолиз.
2.
Эндосмос – перемещение растворителя из
окружающей среды в осмотическую ячейку. Этот процесс протекает, если клетка
находится в гипертроническом растворе. В последствии
эндосмоса вода попадает в клетку из плазмы, в итоге клетка набухает с
возникновением напряженного её состояния – тургор.
Важным случаем осмоса считается осмос через полупроницаемую
мембрану. Полупроницаемыми называют мембраны, которые имеют довольно высокую
проницаемость не для всех, а только для кое-каких веществ, в частности, для
растворителя. Осмотическое давление – лишнее гидростатическое давление на
раствор, отделённый от чистого растворителя сквозь мембрану (осмос). Это
давление уравновешивает концентрации обоих смесей по причине встречной диффузии
молекул растворенного вещества и растворителя.
Например, из-за осмоса мы можем долгое время наслаждаться
вареньем, солеными огурцами и многими другими продуктами, которые были
законсервированы. Все они представляют собой концентрированные продукты,
которые имеют большое содержание сахара (в случае варенья) и различных специй
(в случае солений). Помимо усилителей вкуса, они отлично выполняют роль
консервантов, устраняя бактерии и останавливая рост
различных вредных организмов.
Осмос лежит в основе целого ряда физических процессов,
происходящих в организме человека и животных. Благодаря чему и происходит
усвоение еды, окислительные процессы, связанные с дыханием, рассредоточение
калорийных веществ, переносимых с кровью, и жидкостной обмен в тканях,
выделение продуктов жизнедеятельности (кал, молча) и др. Потребляя излишне
солёную или же приторную еду, человек ощущает жажду, которая говорит о
возрастании в клеточных и межклеточных жидкостях осмотического давления. При
нахождении в морской воде замечается покраснение глаз с малозначительными
болевыми чувствами (осмос воды из глазного яблока в морскую воду, где
осмотическое давление немного выше; случается как бы усыхание). При этом
плавании же пресной воде болевые чувства, резь в глазах более заметны, ибо при
этом осмос воды направлен вовнутрь глазного яблока.
Организм человека, кроме осмотического давления, имеет
возможность характеризоваться гомеостазом (относительное постоянство внутренней
среды организмов) и другими физико-химических показателями, к примеру, кислотностью.
Вероятные колебания осмотического давления крови очень малозначительны и в том
числе и при трудной патологии не превосходят нескольких 10 кПа.
В медицинской практике также обширно используется появление
осмоса. При различных процедурах в кровь человека и животных во многих количествах возможно включать лишь изотонические смеси. При
внушительных потерях крови, к примеру, впоследствии долгих и тяжелых операций
или же травм, пациентам вводят по несколько литров изотонического раствора для возмещения издержки воды
с кровью. Так, в хирургии применяются
гипертонические повязки (марля, смоченная в гипертоническом 10%-ном растворе NaCl),
которые вводятся в гнойные раны. По закону осмоса жидкости, раны сквозь марлю
выходит наружу, в итоге чего рана постоянно очищается от гноя, микробов и
продуктов распада. Накапливание растворенных веществ и перемена осмотического
давления клеток ориентируется процессами обмена веществ. Распределение веществ
между клеткой и средой благодаря сопряженным химическим реакциям может
отличаться от сбалансированного. Стоит обозначить, что
направление веществ, определяющее значение осмотического давления в организмах,
не считается настоящим термодинамическим равновесием и соответствует
стационарному состоянию.
Биологические жидкости человека, такие как кровь, лимфа,
тканевые жидкости и иные предполагают собой водные вещества низкомолекулярных
соединений – NaCl, KCl, CaCl,
высокомолекулярных соединений – белков, полисахаридов, нуклеиновых кислот и
форменных составляющих – эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов. Их суммарное
воздействие ориентируется осмотическим давлением биологических жидкостей.
Впрочем, известно, что в крови, не считая ионов натрия
и хлора, имеются высокомолекулярные соединения форменные составляющие и иные
ионы.
Следовательно, явление осмоса играет довольно весомую роль в
биологических системах. Мембрана, находящаяся вокруг обычной клетки крови,
проницаема только для молекул воды, воздуха, некоторых из растворенных в крови
калорийных веществ и продуктов клеточной жизнедеятельности, а для больших
белковых молекул, оказавшихся в растворённом состоянии изнутри клетки, она
непроницаема. Поэтому белки, значимые для биологических процессов, остаются
внутри клетки.
В результате исследований и изучений можно сделать вывод, что
осмотическое давление содержит большое значение для растительных и животных
организмов, способствует их упругости, обводнению клеток и межклеточных
структур.
Список литературы:
- Лукьянов А.Б. Физическая и коллоидная химия. М.: Химия, 1988. – 285 с.
- Сивухин Д.В. Общий курс физики. Термодинамика и молекулярная физика. т. II. М.: Наука, 1990. – 591 с.
- Чураев, Н.В. Физикохимия процессов массопереноса в пористых телах / Н.В. Чураев - М.: Химия, 1990. - 271 с.
Комментарии: