В месте воспаления осмотическое давление
Причинами гиперосмии являются:– повышенное ферментативное и неферментное разрушение макромолекул (гликогена, гликозаминогликанов, протеогликанов и других); – усиленный в условиях ацидоза гидролиз солей и соединений, содержащих неорганические вещества; – поступление осмотически активных соединений из повреждённых и разрушенных клеток.
Гиперосмия обусловливает:–гипергидратацию в очаге воспаления; – повышение проницаемости сосудистых стенок; – стимуляцию эмиграции в зону воспаления лейкоцитов; – изменение тонуса стенок сосудов и кровообращения ; – формирование чувства боли.
Гиперонкия
Увеличение онкотического давления в воспалённой ткани – закономерный феномен.
Причинами гиперонкии являются: –увеличение концентрации белка в очаге воспаления в связи с усилением ферментативного и неферментного гидролиза пептидов; – повышение гидрофильности белковых мицелл и других коллоидов в результате изменения их конформации при взаимодействия с ионами; – выход белков (в основном — альбуминов) из крови в очаг воспаления в связи с повышением проницаемости стенок микрососудов.
Основное последствиегиперонкии в очаге воспаления это развитие отёка.
Поверхностный заряд и электрические потенциалы клеток
Альтерация тканей при воспалении ведёт к изменению (как правило —снижению) их поверхностного заряда, а также – мембранных потенциалов возбудимых клеток.
Причинынарушений заряда и потенциалов мембран клеток:–повреждение клеточных мембран, –расстройства энергообеспечения трансмембранного переноса ионов, –ионный баланс во внеклеточной жидкости.
Основные последствияотклонения мембранных потенциалов клеток в очаге воспаления: – изменения порога возбудимости клеток; – колебание чувствительности клеток к действию БАВ (цитокинов, гормонов, нейромедиаторов и других); – потенцирование миграции фагоцитов за счёт электрокинеза (см. рис. 6–20); – стимуляция кооперации клеток в связи со снижением величины отрицательного поверхностного их заряда, нейтрализацией его или даже перезарядкой (у повреждённых и погибших клеток внешняя поверхность цитолеммы заряжена положительно в связи с избытком на ней К+, Н+ и др. катионов).
Поверхностное натяжение мембран клеток
Для очага воспаления характерно уменьшение поверхностного натяжения клеточных мембран.
Основная причина этого– значительное увеличение концентрации в очаге воспаления поверхностноактивных веществ (фосфолипидов, ВЖК, K+, Ca2+ и некоторых других).
Основными последствиямиуменьшения поверхностного натяжения клеточных мембран при воспалении являются: – облегчение подвижности лейкоцитов (уменьшение поверхностного натяжения плазмолеммы способствует образованию псевдоподий); – потенцирование процесса адгезии фагоцитов к объекту фагоцитоза; – облегчение контакта фагоцитов и лимфоцитов при развитии реакций иммунитета и аллергии.
Коллоидное состояние цитозоля и межклеточного вещества
Изменения коллоидного состояния цитозоля и межклеточного вещества выявляются уже на начальном этапе воспаления.
Причина этого– накопление избытка Н+, K+, Na+, жирных кислот, пептидов, аминокислот, других метаболитов и БАВ (наряду с изменением степени гидратации цитоплазмы) приводит к облегчению переходов цитозоля: «гель – золь». В наибольшей степени такая трансформация характерна для фагоцитов.
Основные механизмы изменения коллоидного состоянияв очаге воспаления: – колебание степени полимеризации макромолекул (гликозаминогликанов, белков, протеогликанов и других); – фазовые переходы состояния микрофиламентов интерстиция. Переход цитозоля в состояние геля происходит при образовании из нитей F–актина упорядоченной структуры (актиновая решётка). Такая структура формируется при перекрестном соединении нитей актина с участием актинсвязывающих белков и при низкой концентрации Ca2+. При увеличении в цитозоле содержания Ca2+ процесс формирования актиновой решётки подавляется, цитоплазма приобретает состояние золя.
Главные последствияизменений коллоидного состояния цитозоля и интерстиция заключается в: – изменении тканевой проницаемости (в основном –стенок микрососудов) и – потенцировании процесса миграции лейкоцитов к объекту фагоцитоза.
МедиаторЫ ВОСПАЛЕНИЯ
Образование и реализация эффектов БАВ – одно из ключевых звеньев воспаления. БАВ обеспечивают закономерный характер развития воспаления, формирование его общих и местных проявлений, а также исходы воспаления. Именно поэтому БАВ нередко именуют как «пусковые факторы», «организаторы», «внутренний двигатель», «мотор» воспалительной реакции, «медиаторы воспаления».
Ы ВЁРСТКА. Таблица: НЕ РВАТЬ, НЕ ПЕРЕМЕЩАТЬ
| МЕДИАТОРЫ ВОСПАЛЕНИЯ — | ||
| • БАВ, образующиеся при воспалении, | ||
| • обеспечивающие закономерный характер его развития и исходов, | ||
| • формирование его местных и общих признаков | ||
Все медиаторы воспаления и их неактивные предшественники образуются в клетках организма. Но их подразделяют на клеточные и плазменные (рис. 6–8).
Ы ВЁРСТКА вставить файл «ПФ Рис 06 08 Виды медиаторов воспаления по их происхождению»
Рис.6–8.Виды медиаторов воспаления.
Клеточные медиаторы высвобождаются в очаге воспаления уже в активированном состоянии непосредственно из клеток, в которых они синтезировались и накопились.
Плазменные медиаторы образуются в клетках и выделяются в межклеточную жидкость, лимфу и кровь, но в не активном состоянии, а в виде предшественников.Эти вещества активируются под действием различных промоторов преимущественно в плазме крови. Они становятся физиологически дееспособными и поступают в ткани.
Предложено несколько классификаций групп медиаторов воспаления. Все они содержат в качестве классифицирующих несколько критериев. Рассматриваемые далее медиаторы воспаления подразделены на группы и подгруппы в соответствии со сложившимся на момент написания учебника представлениями. Некоторые пояснения приводятся в тексте этого раздела, а также в статьях «Цитокины», «Хемокины», «Факторы», «Интерлейкины», «Интерфероны», «Лейкоциты», «Макрофаги», «Тромбоциты» (см. «Справочник терминов» на компакт-диске).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
Источник
Что такое осмотическое давление
Осмосом называют одностороннюю самопроизвольную диффузию молекул растворителя сквозь полунепроницаемую мембрану из наименее концентрированного в более концентрированный раствор. Полунепроницаемой мембраной является такая, которая проницаема для клеток растворителя и непроницаема для растворенных в нем частиц. По определению, осмотическое давление – это такое гидростатическое давление, приложение которого к данному раствору может прекратить диффузию частиц, то-есть осмос.
Осмос широко распространен в природе. Он свойственен всем биологическим организмам. Осмотическое давление возникает, если растворы разделены полупроницаемой мембраной. Например, возьмем находящиеся в клетках и межклеточном пространстве жидкости. В норме экстрацеллюлярное и интрацеллюлярное осмотическое давление одинаковы. Но если интерстициальная жидкость теряет воду, давление в ней возрастает. Под действием повышенного осмотического давления вода из клеток начинает диффундировать в межклеточное пространство. Диффузия прекратится только тогда, когда величины давления выровняются.
От чего зависит осмотическое давление
Давление при осмосе зависит от того, сколько растворенных частиц содержится в единице объема. Это могут быть молекулы, ионы или другие коллоидные частицы. Можно сказать, что осмотическое давление раствора связано с концентрацией всех частиц, активных осмотически, в единице объема. От химических свойств растворителя и растворенных в нем веществ оно не зависит.
Ученые выяснили, что осмотическое давление подчиняется тем же законам, что и давление газов. Его можно измерить с помощью приборов, называемых осмометрами. Они представляют собой особого рода манометры. В этих приборах используются полунепроницаемые мембраны животного и искусственного происхождения. Измерения давления показывают прямую зависимость его от концентрации раствора.
Закон осмотического давления, открытый Ван-Гоффом, утверждает, что его величина в числовом выражении равна такому давлению, которое оказывало бы вещество данного раствора, будучи при этой же температуре идеальным газом, с условием, что его объем был бы равен объему раствора.
Закон описывается уравнением: p=i C R T
i– значение изотонического коэффициента;
С – концентрация раствора, выраженная в молях;
R – величина универсальной газовой постоянной;
T – температура термодинамическая.
Значение осмотического давления для живых организмов
Осмос присущ живой природе, так как все клетки растений и животных организмов имеют мембраны, проницаемые для воды и непроницаемые для других веществ. В живых тканях, на границе клетки и межклеточной жидкости, постоянно действует осмотическое давление. Оно обеспечивает подъем питательных веществ и воды из земли к листьям растений и тургор растений, жизнедеятельность клеток.
Растворы, обладающие одинаковым осмотическим давлением, называют изотоническими. Те, в которых давление более высокое, называются гипертоническими, более низкое ‑ гипотоническими.
Осмотическое давление в человеческой крови составляет величину в 7,7 атм. Люди способны ощущать малейшие его колебания. Например, жажда после приема соленой пищи связана с его повышением. Местные отеки при воспалениях тоже возникают из-за повышения осмотического давления в месте воспаления.
Знание законов осмотического давления в медицине необходимо при проведении лечебных мероприятий. Так, медикам известно, что для внутривенных введений можно использовать только изотоничный плазме крови 0,9% раствор NaCl. Он не вызывает раздражения тканей. Напротив, гипертонический 3-5 % NaCl применяют для лучшего очищения гнойных ран от микроорганизмов и гноя.
Знание законов осмоса необходимо не только в медицине и биологии. Без него не обходятся многие виды человеческой деятельности, в том числе промышленность и энергетика.
Источник
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.
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).
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 Я. 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.
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 с 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
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
Источник