Влияние осмотического давления на клетки крови - эритроциты

Онкотическое давление

Осмолярность

Осмотическое давление – давление столба жидкости, которое нужно приложить к раствору, чтобы прекратить явление осмоса.

Осмотическое давление можно измерить.

Р_осм.= iC_мRT

i = 1 + α(n-1),

где n – число ионов, на которые диссоциирует молекула электролита в воде,

α - степень диссоциации,

C_м -молярная концентрация,

R –универсальная газовая постоянная,

T –температура по Кельвину

Для сильных электролитов α = 1, для NaCli = 2, для MgCl₂ i = 3

Осмотическое давление крови 740 - 780 кПа или ~7,3 - 7,7 атм.

1 атм = 101,3 кПа.

Осмотическое давление создается веществами, которые не проходят через полупроницаемую мембрану, в результате препятствуют осмосу. Такие вещества называются осмотически активными. В организме это белки, глюкоза, ионы, в т.ч. Na⁺, K⁺, Cl^-, HCO₃^-

Суммарная концентрация всех осмотически активных частиц называется осмолярностью (σ).

σ = Σ iC_м [моль/л] или [осмоль]

Вещества, свободно проходящие через клеточные мембраны, называют осмотически неактивными. В крови человека к ним относят воду, все растворенные газы и мочевину.

Осмолярность кровирассчитывают по формуле:

σ_крови = 2[Na⁺] + 2[К⁺] + [глюкоза] + 0,03[белок] = 0,3 моль/л

или 300 ммоль/л (0,3 осмоль или 300 мосмоль).

Почему при значительном снижении концентрации белков в плазме крови развивается отек окружающих тканей?

Осмос играет важную роль во многих биологических процессах. Мембрана, окружающая нормальную клетку, проницаема лишь для молекул воды, кислорода, CO₂, некоторых растворенных в крови питательных веществ и некоторых продуктов метаболизма. Для больших белковых молекул, находящихся в растворенном состоянии внутри клетки, мембрана непроницаема. Поэтому белки остаются внутри клетки и выполняют свои биологические функции.

Клетки человеческого организма живут 1.5-7 лет, самая короткая жизнь у клеток эпидермиса. Самая длинная – у клеток нервной системы и сердечных мышц (100 лет и более). И на всем протяжении жизни клеток мембраны должны выполнять свои функции.

Белки удерживают на себе значительное количество воды (до 4 г воды на 1 г белка) в виде гидратной оболочки. В крови содержание белка колеблется от 60 до 80 г/л, если оно станет меньше 60 г/л, часть воды из плазмы крови выходит из сосудов в ткани. Возникает отек. Белки создают 0,75% осмолярности крови (расчет по формуле!). Осмотическое давление белков невелико, но оно очень важно для удержания воды в сосудистом русле.

Осмотическое давление, создаваемое белками, называется онкотическим (от латинского oncos – опухоль).

Как видно из рисунка, только в изотоническом растворе клетки крови остаются неизмененными.

В обезвоженных тканях прекращается нормальный метаболизм и они отмирают в течение короткого времени. Особенно опасно это явление для клеток мозга: при незначительном обезвоживании за счет раздражения специальных осморецепторов (в гипоталамусе) развивается чувство жажды, при невозможности восполнения потерянной жидкости резко замедляется передача нервных импульсов, начинается гибель нейронов, человек теряет сознание, развивается кома. Ко́ма (коматозное состояние) (от греч. κῶμα — глубокий сон) - остро развивающееся тяжёлое патологическое состояние, характеризующееся прогрессирующим угнетением функций ЦНС с утратой сознания, нарушением реакции на внешние раздражители, нарастающими расстройствами дыхания, кровообращения и др.

Животные клетки имеют систему защиты, основанную на осморегуляции; организм животного стремится поддерживать осмотическое давление всех тканевых жидкостей на постоянном уровне.