Какое осмотическое давление крови

Осмотическое давление

Осмотическое давление (обозначается π) — избыточное гидростатическое давление на раствор, отделённый от чистого растворителя полупроницаемой мембраной, при котором прекращается диффузия растворителя через мембрану (осмос). Это давление стремится уравнять концентрации обоих растворов вследствие встречной диффузии молекул растворённого вещества и растворителя.

Мера градиента осмотического давления, то есть различия водного потенциала двух растворов, разделённых полупроницаемой мембраной, называется тоничностью. Раствор, имеющий более высокое осмотическое давление по сравнению с другим раствором, называется гипертоническим, имеющий более низкое — гипотоническим.

Взаимодействие эритроцитов с растворами в зависимости от их осмотического давления.

Если же подобный раствор находится в замкнутом пространстве, например, в клетке крови, то осмотическое давление может привести к разрыву клеточной мембраны. Именно по этой причине лекарства, предназначенные для внутривенного введения, растворяют в изотоническом растворе, содержащем столько хлорида натрия (поваренной соли), сколько нужно, чтобы уравновесить создаваемое клеточной жидкостью осмотическое давление. Если бы вводимые лекарственные препараты были изготовлены на воде или очень сильно разбавленном (гипотоническом по отношению к цитоплазме) растворе, осмотическое давление, заставляя воду проникать в клетки крови, приводило бы к их разрыву. Если же ввести в кровь слишком концентрированный раствор хлорида натрия (3-10 %, гипертонические растворы), то вода из клеток будет выходить наружу, и они сожмутся. В случае растительных клеток происходит отрыв протопласта от клеточной оболочки, что называется плазмолизом. Обратный же процесс, происходящий при помещении сжавшихся клеток в более разбавленный раствор, — соответственно, деплазмолизом.

Уравнение Вант-Гоффа[править | править код]

Величина осмотического давления, создаваемая раствором, зависит от количества, а не от химической природы растворенных в нём веществ (или ионов, если молекулы вещества диссоциируют), следовательно, осмотическое давление является коллигативным свойством раствора. Чем больше концентрация вещества в растворе, тем больше создаваемое им осмотическое давление. Это правило, носящее название закона осмотического давления, выражается простой формулой, очень похожей на уравнение состояния для идеального газа:

,

где i — изотонический коэффициент раствора; C — молярная концентрация раствора, выраженная через комбинацию основных единиц СИ, то есть, в моль/м³; R — универсальная газовая постоянная; T — термодинамическая температура раствора.

Это показывает также схожесть свойств частиц растворённого вещества в вязкой среде растворителя с частицами идеального газа в воздухе. Правомерность этой точки зрения подтверждают опыты Ж. Б. Перрена (1906): распределение частичек эмульсии смолы гуммигута в толще воды в общем подчинялось закону Больцмана.

Осмотическое давление, которое зависит от содержания в растворе белков, называется онкотическим (0,03-0,04 атм). При длительном голодании, болезни почек концентрация белков в крови уменьшается, онкотическое давление в крови снижается и возникают онкотические отёки: вода переходит из сосудов в ткани, где πОНК больше. При гнойных процессах πОНК в очаге воспаления возрастает в 2-3 раза, так как увеличивается число частиц из-за разрушения белков.

В организме осмотическое давление должно быть постоянным (около 7,7 атм). Поэтому для внутривенного введения обычно используются изотонические растворы (растворы, осмотическое давление которых равно πплазмы ≈ 7,7 атм. (0,9 % NaCl — физиологический раствор, 5 % раствор глюкозы). Гипертонические растворы, у которых π больше, чем πплазмы, применяются в медицине для очистки ран от гноя (10 % NaCl), для удаления аллергических отёков (10 % CaCl2, 20 % глюкоза), в качестве слабительных лекарств (Na2SO4∙10H2O, MgSO4∙7H2O).

Закон осмотического давления можно использовать для расчёта молекулярной массы данного вещества (при известных дополнительных данных).

Уравнение Галлера[править | править код]

Экспериментально определенное значение осмотического давления высокомолекулярных соединений больше теоретического, определяемого по формуле Вант-Гоффа . Это явление находит объяснение в относительной независимости теплового движения каждой части макромолекулы и описывается уравнением Галлера:[1]

Здесь: — концентрация раствора высокомолекулярного соединения (г/л), — молярная масса (г/моль), — коэффициент, учитывающий гибкость и формулу макромолекулы в растворе, R — универсальная газовая постоянная, T — термодинамическая температура раствора.

При небольших значениях концентрации формула Галлера переходит в формулу Вант-Гоффа.

Обоснование формулы Вант-Гоффа с термодинамических позиций[править | править код]

В растворе свободная энергия , где — молярная часть раствора, — его мольный объем. Появление члена эквивалентно внесению в свободную энергию внешнего давления. Для чистого растворителя . При равновесии для растворителя равно нулю. Таким образом,

откуда:

то есть получена формула Вант-Гоффа ().

При её выведении высчитано, что — малая величина. Это позволяет разложить в ряд и далее применить соотношение Произведение в разбавленных растворах практически равно объему раствора.

Осмотическое давление коллоидных растворов[править | править код]

Для возникновения осмотического давления должны выполняться два условия:

  • наличие полупроницаемой перегородки (мембраны);
  • наличие по обе стороны мембраны растворов с разной концентрацией.

Мембрана проницаема для частичек (молекул) определенного размера, поэтому она может, например, выборочно пропускать сквозь свои поры молекулы воды, не пропуская молекулы этилового спирта. Для газовой смеси — водорода и азота — роль полупроницаемой мембраны может выполнять тонкая палладиевая фольга, сквозь которую свободно диффундирует водород, тогда как азот она практически не пропускает. с помощью такой мембраны можно разделять смесь водорода и азота на отдельные компоненты.

Читайте также:  Какое должно быть между верхним и нижним давлением

Простыми и давно известными примерами мембран, которые проницаемы для воды и непроницаемы для многих других растворенных в воде веществ, является кожа, пергамент, и другие ткани животного и растительного происхождения.

Пфеффер с помощью осмометра, в котором в качестве полупроницаемой мембраны использовался пористый фарфор, обработанный Cu2Fe(CN)6, исследовал осмотическое давление водных растворов тростникового сахара. На основе этих измерений Вант-Гофф в 1885 году предложил эмпирическое уравнение, которому подчиняется осмотическое давление разведенных растворов:

,

где c=n/V — концентрация растворенного вещества, моль/м3.

Это уравнение по форме совпадает с законом Бойля — Мариотта для идеальных газов. Поэтому осмотическое давление разведенных растворов можно определить как давление, которое бы создавала то же самое количество молекул растворенного вещества, если бы оно было в виде идеального газа и занимало при данной температуре объем, равный объему раствора.

Уравнение Вант-Гоффа можно несколько преобразовать, подставляя вместо концентрации :

,

где — массовая концентрация растворенного вещества; — его молекулярная масса.

В таком виде уравнение Вант-Гоффа широко применяется для определения молярной массы растворенного вещества. Осмотический метод применяют зачастую для определения молярных масс высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов и других). Для этого достаточно измерить осмотическое давление раствора с известной концентрацией.

Если вещество диссоциирует в данном растворе, то осмотическое давление будет большим, чем рассчитанное и нужно вводить изотонический коэффициент:

Уравнение Вант-Гоффа справедливо только для разведенных растворов, которые подчиняются закону Рауля. При повышенных концентрациях растворов в последнем уравнении должно быть заменено на активность или фугитивность

Роль осмоса в биологических системах[править | править код]

Явление осмоса и осмотическое давление играют огромную роль в биологических системах, которые содержат полупроницаемые перегородки в виде разных тканей, в том числе оболочек клеток. Постоянный осмос воды внутрь клеток создает избыточное гидростатическое давление, которое обеспечивает прочность и упругость тканей, которое называют тургором.

Если клетку, например, эритроцит, поместить в дистиллированную воду (или очень разбавленный раствор соли), то вода будет проникать внутрь клетки и клетка будет набухать. Процесс набухания может привести к разрыву оболочки эритроцита, если произойдет так называемый гемолиз.

Обратное явление наблюдается, если вместить клетку в концентрированный раствор соли: сквозь мембрану вода из клеток диффундирует в раствор соли. При этом протоплазма сбрасывает оболочку, клетка сморщивается, теряет тургор и стойкость, свойственные ей в нормальном состоянии. Это явление называется плазмолизом. При помещении плазмолизованных клеток в воду протоплазма опять набухает и в клетке восстанавливается тургор. Происходит при этом так называемый деплазмолиз: это можно наблюдать, помещая цветы, которые начинают вянуть, в воду. И только в изотоническом растворе, который имеет одинаковую концентрацию (вернее, одинаковое осмотическое давление с содержанием клетки), объем клетки остается неизменным.

Процессы усвоения еды, обмена веществ тесно связаны с разной проницаемостью тканей для воды и других растворенных в ней веществ.

Осмотическое давление отыгрывает роль механизма, который подает нутриенты клеткам; у высоких деревьев последние поднимаются на высоту нескольких десятков метров, что соответствует осмотическому давлению в несколько десятков атмосфер. Типовые клетки, сформировавшиеся из протоплазматических мешков, наполненных водными растворами разных веществ (клеточный сок), имеют определенное значение для давления, величина которого измеряется в пределах 0,4-2 МПа.

См. также[править | править код]

  • Осмос
  • Обратный осмос
  • Осморегуляция
  • Диффузионное давление
  • Коллигативные свойства растворов

Примечания[править | править код]

  1. ↑ Ершов Ю. А., Попков В. А., Берлянд А. С. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. — М., Высшая школа, 1993. — ISBN 5-06-002170-X. — с. 540-541

Литература[править | править код]

  • Детлаф А. А., Яворский Б. М. Курс физики: Учебное пособие для вузов — М.: Высшая школа, 1989. — С. 113.
  • Яцимирський В. К. Фізична хімія. (На украинском)

Источник

От чего зависит и как обеспечивается осмотическое давление крови

По объему плазма составляет приблизительно 60% объема крови, а форменные элементы 40%.

Состав плазмы

Плазма представляет собой слегка желтоватую полупрозрачную жидкость. Удельный весплазмы 1020-1028.

Плазма состоит,из воды, органических соединений и неорганических солей. 90-92% плазмы составляет вода, а 8-10% приходится на долю сухого остатка. Сухой остаток в свою очередь состоит из белков и других органических соединений и из минеральных солей. Белки (сывороточный альбумин, сывороточный глобулин и фибриноген) — составляют около 7,2%, органические вещества (глюкоза, мочевина, аминокислоты, мочевая кислота и др.)-0,17% и неорганические соли- около 1 %.

Из белков необходимо отметить фибриноген, играющий важную роль в свертывании крови.

Минеральные вещества включают катионы, т. е. заряженные положительным электричеством ионы натрия, кальция, магния и железа, и анионы, т. е. заряженные отрицательным электричеством ионы хлора, йода, серы и фосфора.

Состав плазмы в нормальных физиологических условиях относительно постоянен.

Осмотическое и онкотическое давление плазмы крови

Осмотическое давление — то, что способствует проникновению раствора через полупроницаемую клеточную мембрану в сторону, где концентрация выше. Именно благодаря этому важному показателю в организме происходит обмен жидкостью между тканями и кровью.

А вот онкотическое давление помогает удерживать кровь в русле. За молярный уровень данного показателя отвечает белок альбумин, способный притягивать к себе воду.

Главная задача этих параметров — поддерживать внутреннюю среду организма на постоянном уровне со стабильной концентрацией составляющих клетки.

Характерными особенностями этих двух показателей можно считать:

  • изменение под воздействием внутренних факторов;
  • постоянство у всех живых организмов;
  • уменьшение после интенсивной физической нагрузки;
  • саморегуляция организмов при помощи внутриклеточного калиевого насоса — запрограммированной на клеточном уровне формулы идеального состава плазмы.
Читайте также:  Какое рабочее давление отопления зданий

Способы нормализации

Человеческий организм обладает способностью саморегуляции осмотического давления. Когда от головного мозга поступает соответственный импульс об уменьшении объема межклеточной жидкости, то образуется гормон, который поступает в кровь. Затем на его присутствие реагируют почки.

Также способностью привести параметры осмотического давления к оптимальным значениям обладает и кровь, которая исполняет роль буферного устройства, как при повышении давления, связанного с осмосом, так и при его понижении.

Это происходит из-за перераспределения ионов между плазмой крови и красными тельцами, и «умением» белков в составе крови присоединять либо отдавать ионы.

Источники

  • https://moyakrov./veny/davlenie/osmoticheskoe
  • https://sosudoved.ru/diagnostika/osmoticeskoe-davlenie-krovi.html
  • https://davlenii.ru/gipertoniya/osmoticheskoe.html
  • https://serdcedoc.com/davlenie/ponyatie-ob-osmotricheskom-davlenii.html
  • https://101sovet.guru/diagnostika/ot-chego-zavisit-osmoticheskoe-davlenie-krovi

[свернуть]

От чего зависит осмотическая величина

Осмотическое давление зависит от содержания электролитов, которые включает в себя плазма крови. Те растворы, которые по концентрации схожи с плазмой, называются изотоническими. К таковым относится популярный физраствор, вот почему его всегда используют для капельниц, когда необходимо восполнить водный баланс или когда была кровопотеря.

Именно в изотоническом растворе чаще всего растворяются вводимые препараты. Но иногда может потребоваться использование других средств. К примеру, гипертонический раствор необходим для выведения воды в сосудистый просвет, а гипотонический помогает очистить раны от гноя.

Осмотическое давление клетки может зависеть от обычного питания.

К примеру, если человек потребил большое количество соли, тогда концентрация ее в клетке увеличится. В дальнейшем это приведет к тому, что организм будет стремиться уравновесить показатели, потребив воды больше для нормализации внутренней среды. Таким образом, вода будет не выводиться из организма, а аккумулироваться клетками. Такое явление часто провоцирует развитие отечности, а также гипертензии (за счет увеличения общего объема крови, циркулируемой в сосудах). Также клетка после перенасыщения водой может лопаться.

Чтобы более понятно разъяснить изменения, происходящие в клетках, погруженных в разную среду, следует описать кратко одно исследование: если эритроцит поместить в дистиллированную воду, то он будет напитываться ею, увеличиваясь в размерах до разрыва оболочки. Если же его поместить в среду с большой концентрацией соли, то он начнет постепенно отдавать воду, сморщиваться, усыхать. Лишь в изотоническом растворе, который имеет такой же изоосмотический, как и сама клетка, она будет оставаться на том же уровне.

Это же происходит с клетками внутри организма человека. Именно поэтому столь распространено наблюдение: после съеденного соленого человеку сильно хочется пить. Такое стремление объясняется физиологией: клетки «хотят вернуться» к привычному уровню давления, под воздействием соли они сморщиваются, вот почему у человека возникает жгучее желание выпить простой воды, чтобы восполнить недостающие объемы, уравновесить организм.

Иногда больным дают специально приобретенные в аптеках смеси электролитов, которые затем разводятся в воде и принимаются в качестве питья. Это позволяет восполнить потерю жидкости в случае отравлений.

Норма

Величина белково-осмолярного потока варьируется в пределах 25-30 мм рт.ст. (3,33- 3,99 кПа) и на 80% определяется альбуминами по причине их малых размеров и наибольшей концентрации в плазме крови. Показатель играет принципиально важную роль в регуляции водно-солевого обмена в организме, а именно в ее удержании в кровеносном (гематомикроциркуляторном) сосудистом русле. Поток оказывает воздействие на синтез тканевой жидкости, лимфы, мочи, а также на всасывание воды из кишечника.

ПОДРОБНЕЕ ПРО: Лекарства от давления с наименьшими побочными эффектами

При понижении величины белково-осмолярного АД плазмы (которое случается, например, при различных патологиях печени — в таких ситуациях понижается образование альбуминов, или болезнях почек, когда возрастает экскреция белков с мочой) возникают отеки, так как вода недостаточно хорошо удерживается в сосудах и постепенно мигрирует в ткани.

В плазме крови человека константа белково-осмолярного АД по величине составляет лишь около 0,5% осмолярности (в переводе на иные величины кратен этот показатель 3-4 кн/м², или 0,03-0,04 атм). Тем не менее даже с учетом этой особенности, белково-осмолярное давление играет определяющую роль в синтезе межклеточной жидкости, первичной мочи и др.

Стенка капилляров совершенно свободно проницаема для воды и некоторых низкомолекулярных биохимических соединений, но не для пептидов и протеидов. Скорость осуществления фильтрации жидкости через стенку капилляра определяется наличествующей разницей между белково-омолярным давлением, которые оказывают белки плазмы и гидростатическим давлением крови, обеспечиваемым работой сердца. Механизм формирования нормы константы онкотического давления можно представить следующим образом:

  1. На артериальном конце капилляра солевой раствор в совокупности с питательными веществами перемещается в межклеточное пространство.
  2. На венозном конце капилляра происходит процесс строго в противоположном направлении, потому как венозный тонус в любом случае ниже величины белково-осмолярного давления.
  3. В результате этого комплекса взаимодействий, в кровь переходят биохимические субстанции, отдаваемые клетками.

При проявлении патологий, сопровождающихся уменьшением концентрации в крови белков (особенно альбуминов), онкотический тонус значительно снижается, и это может стать одной из причин собирания жидкости в межклеточном пространстве, результатом чего становится возникновение отеков.

Реализуемое гомеостазом белково-осмолярное давление имеет достаточно важное значение для обеспечения нормальной жизнедеятельности организма. Понижение концентрации белка в крови, причинами которого могут стать гипопротеиномия, голодание, потерю протеина с мочой при патологии почек, различные проблемы в деятельности органов ЖКТ, вызывает возникновение разницы цифр онкоосмотического давления в тканных жидкостях и крови. Соответственно, при оценке объективного состояния и лечении больных учет имеющихся осмоонкотических явлений имеет принципиально важное значение.

Как измеряется, и о чем говорят показатели

Во время проведения лабораторных исследований кровь или отдельно плазма замораживаются. От того, какова будет температура заморозки, зависит тип соляной концентрации. В норме этот показатель должен составить 7,5-8 атм. Если удельный вес соли увеличится, то и температура, при которой замерзнет плазма, будет намного выше. Также измерять показатель можно при помощи специально предназначенного прибора — осмометра.

Читайте также:  Какое давление шин 215 на 65 р16

Частично осмотическая величина создает онкотическое давление при помощи белков плазмы. Они отвечают за уровень водного баланса в организме. Норма этого показателя: 26-30 мм.рт.ст.

Когда белковый показатель уменьшается, у человека возникает отечность, которая формируется на фоне повышенного потребления жидкости, что способствует ее скоплению в тканях. Такое явление наблюдается при снижении онкотического давления, на фоне длительного голодания, проблем с почками и печенью.

Методы измерения

Наиболее широко распространенных способов измерения давления осмоса существует два. Каким из них воспользоваться, врачи выбирают, исходя из ситуации.

Криоскопический способ

Поскольку температура замерзания крови напрямую зависит от количества в ней веществ, то данный метод часто используют. Чем насыщеннее плазма, тем при более низкой температуре она твердеет. Показатель осмоса, это важный параметр в работе организма, и он показывает, в оптимальных ли количествах присутствует в нем растворитель (вода).

Измерение осмометром

Второй вариант измерения предлагает делать это при помощи специального прибора — осмометра. Он представляет собой 2 колбы с перегородкой. Проходимость между ними частичная.

В одну из них наливают кровь и накрывают крышкой со шкалой, а в другую раствор. Он может быть гипертоническим, гипотоническим либо изотоническим. Смотрят на показатели шкалы в сосуде.

Влияние на человеческий организм

Осмотическое давление — важнейший показатель, который отвечает за поддержание формы клеток, тканей и органов человека. Собственно норма, которая обязательна для человека, отвечает также и за красоту кожи. Особенность клеток эпидермиса в том, что под действием возрастной метаморфозы содержание жидкости в организме сокращается, клетки теряют упругость. Как следствие появляется дряблость кожи, морщины. Именно поэтому медики и косметологи в один голос призывают потреблять не менее 1,5-2 литров очищенной воды в день, чтобы необходимая концентрация водного баланса на клеточном уровне не изменялась.

Осмотическое давление отвечает за правильное перераспределение жидкости в организме. Оно позволяет поддерживать постоянство внутренней среды, ведь очень важно, чтобы концентрация всех составляющих тканей и органов находилась на едином химическом уровне.

Таким образом, данная величина является не просто одним из показателей, необходимых только для медиков и их узконаправленных исследований. От нее зависят многие процессы в организме, состояние здоровья человека. Вот почему так важно знать хотя бы примерно, от чего параметр зависит, и что необходимо для поддержания его на нормальном уровне.

[adsp-pro-1] [adsp-pro-2]

Гипертония

Что происходит в капиллярах

Процесс доставки питательных веществ из капилляров в ткани требует гораздо более эффективного механизма переноса, чем простая диффузия. Это важнейшее для организма движение включает в себя два механизма. Первый заключается в том, что жидкость перемещается из области более высокой концентрации веществ, в капиллярном слое, в область более низкой (в тканях) посредством фильтрации. Второй механизм заключается в перемещении жидкости из области более высокого напора — это реабсорбция. Для управления каждым из этих процессов взаимодействуют два типа давления:

  • Гидростатическое;
  • Осмотическое.

Первичной движущей силой перемещения жидкости между капиллярами и тканями является гидростатическое давление, которое можно определить, как напор любой жидкости, заключённой в пространстве. В кровеносной системе это сила, оказываемая кровью или сосудами. Напор, оказываемый кровью на стенку капилляра, называется капиллярным гидростатическим давлением.

Также рекомендуем прочитать: Симптомы и лечение отравления арбузом в домашних условиях УЗДГ (ультразвуковая допплерография) сосудов головного мозга Симптомы избытка йода в организме человека Почему болит голова на макушке: причины и лечение

Когда жидкость выходит из капилляра и перемещается в ткани, напор в межклеточном пространстве соответственно повышается. Этот противодействующий гидростатический тургор называется гидростатическим давлением промежуточной жидкости.

Как правило, капиллярный гидростатический показатель значительно выше значений в промежуточной жидкости. Это происходит, потому что лимфатические сосуды постоянно поглощают избыток жидкости из тканей.

Что происходит при отклонениях?

При увеличении показателей осмотического давления крови происходит перемещение клеток воды из эритроцитов в плазму, вследствие чего клетки деформируются и теряют свою функциональность. При упадке концентрации осмолей, происходит увеличение насыщенности клетки водой, что влечет к увеличению её размеров и деформации мембраны, которая именуется гемолизом.

Гемолиз характеризуется тем, что при нем деформируются наиболее численные клетки крови — красные тельца, также именуемые эритроцитами, тогда белок гемоглобина попадает в плазму, впоследствии чего она становится прозрачной.

Гемолиз делиться на следующие виды:

Вид гемолизаХарактеристика

ОсмотическийПрогрессирует при упадке ОДК. Влечет к увеличению эритроцитов, с последующей деформацией их мембраны, и высвобождением гемоглобина
МеханическийДанный вид гемолиза возникает вследствие сильного механического влияния на кровь. Как пример, когда пробирку с кровью сильно встряхнуть
БиологическийПрогрессирует под воздействием иммунных гемолизов, переливании крови, которая не совмещается по группе крови, при укусах отдельных видов змей
ТермическийРазвивается при размораживании и замораживании крови
ХимическийПрогрессирует под действием веществ, которые деформируют белковую оболочку красных клеток. Воздействовать на это могут алкогольные напитки, эфирные масла, хлороформ, бензол и прочие

При исследованиях, как клинических, так и в целях науки, осмотический гемолиз задействуют для определения качественных показателей красных клеток, (метод осмотического сопротивления красных клеток), а также противодействию оболочек красных клеток к деформации в растворе.

Разрушение оболочки эритроцита

Источник