Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах

Второй закон Рауля.

Понижение давления пара растворителя над раствором, вызванное присутствием нелетучего растворенного вещества, влияет на температуру кипения и замерзания раствора.

Повышение температуры кипения Δtк и понижения температуры замерзания Δtз разбавленных растворов неэлектролитов прямо пропорционально моляльной концентрации раствора.

Δtк = ЕСm

Δtз = Ккр Сm

Е – эбулиоскопическая константа, для воды Е= 0,51;

Ккр – криоскопическая константа, для воды Ккр = 1,86;

Сm – моляльная концентрация раствора, моль/л.

Для растворов электролитов в формулы необходимо добавить изотонический коэффициент:

Δtк = i ЕСm

Δtз = i КкрСm

Эбулиоскопическая и криоскопическая константы соответственно показывают, на сколько повышается температура кипения и понижается температура замерзания раствора, если он содержит 1 моль вещества в 1 кг растворителя. Эти константы зависят только от природы растворителя и не зависят от природы растворенного вещества.

Метод исследования свойств растворов на основании измерения повышения температуры кипения растворов называется эбулиоскопией, понижения температур замерзания растворов – криоскопией. Эти методы применяются для определения молекулярных масс различных веществ.

Криоскопическому методу исследования свойств растворов отдается предпочтение, поскольку температуру замерзания можно измерить с большой точностью и при низких температурах не происходит изменений в структуре растворенных веществ и растворителя.

В биологических исследованиях понижение температуры замерзания растворов называют депрессией. Депрессия крови равна 0,56°С.

 

Роль осмоса и осмотического давления в биологических системах

Явление осмоса играет важную роль во многих химических и биологических системах. Благодаря осмосу регулируется поступление воды в клетки и межклеточные структуры. Упругость клеток (тургор), обеспечивающая эластичность тканей и сохранение определенной формы органов, обусловлена осмотическим давлением. Животные и растительные клетки имеют оболочки или поверхностный слой протоплазмы, обладающие свойствами полупроницаемых мембран. При помещении этих клеток в растворы с различной концентрацией наблюдается осмос.

Растворы, имеющие одинаковое осмотическое давление, называются изотоническими.

Осмотическое давление крови человека при 37°С (310°К) составляет 7,7 атм. Такое же давление создает 0,9% раствор NaCl, который, следовательно, изотоничен с кровью. Этот раствор называется физиологическим. 5% раствор глюкозы тоже изотоничен крови. Эти растворы применяются в качестве кровезаменителей в хирургии. Однако в крови кроме ионов натрия и хлора имеются и другие ионы, а также высокомолекулярные соединения (ВМС) и элементы. Поэтому в медицинских целях более правильно использовать растворы, содержащие те же компоненты и в том же количестве, что и входящие в состав крови. Если осмотическое давление раствора больше, чем у физиологического, то такой раствор называется гипертоническим по отношения к физиологическому. Если осмотическое давление раствора меньше, чем у физиологического, то такой раствор называется гипотоническим по отношения к физиологическому.

При помещении клеток в изотонический раствор они сохраняют свой размер и нормально функционируют. При помещении клеток в гипотонический раствор вода из менее концентрированного внешнего раствора переходит внутрь клеток, что приводит набуханию, а затем к разрыву оболочек и вытеканию клеточного содержимого. Такое разрушение клеток называется лизисом, а в случае эритроцитов этот процесс называется гемолизом. Кровь с клеточным содержимым, выходящим наружу при гемолизе, за свой цвет называется лаковой кровью.

При помещении клеток в гипертонический раствор(раствор с большим осмотическим давлением) вода из клеток уходит в более концентрированный раствор, и наблюдается сморщивание (высушивание) клеток. Это явление называется плазмолизом.

Процессы плазмолиза и лизиса зависят от проницаемости оболочек клеток.

Так, если концентрированные растворы солей, глюкозы вызывают стойкий плазмолиз, то растворы спирта, хлороформа его не вызывают. Это связано с тем, что последние вещества, как вода, легко проникают через клеточные мембраны.

Явление осмоса широко используется в медицинской практике. Так, в хирургии применяют гипертонические повязки (марлю, смоченную в гипертоническом 10% растворе NaCl), которые вводят в гнойные раны.

По закону осмоса ток жидкости раны через марлю направляется наружу, в результате чего рана постоянно очищается от гноя, микроогранизмов и продуктов распада.

Действие слабительных (горькой соли MgSO4•7H2O и глауберовой соли Na2SO4•10H2O) также основано на явлении осмоса. Эти соли плохо всасываются при попадании в желудочно-кишечный тракт. В результате применения гипертонических растворов этих солей в просвет кишечника устремляется большое количество воды через слизистую оболочку, что способствует послабляющему действию этих солей.

Гипертонические растворы в небольших количествах вводятся иногда внутривенно при глаукоме, чтобы уменьшить избыточное количество влаги в передней камере глаза.

Гипертонические растворы соли (рассол) и сахара (сироп) используются при консервировании продуктов, так как в этой среде происходит плазмолиз микроорганизмов.

 

 

ОБУЧАЮЩИЕ ЗАДАЧИ

Задача 1.

Общая осмотическая концентрация в плазме крови в норме составляет 0,3 моль/л. Рассчитайте осмотическое давление плазмы крови при t° = 25°C

Эталон решения.

Решение задачи основано на законе Вант-Гоффа.

1. Для определения осмотического давления записываем уравнение Вант-Гоффа:

Р = CRT, где С – молярная концентрация.

2. Для биологических жидкостей введено понятие осмотической концентрации. Она определяется суммарной концентрацией всех частиц в жидкости и используется для расчета Росм вместо молярной концентрации.

3. Рассчитываем осмотическое давление крови при 25°С

Р = Сосм RT = 0,3 × 0,082 × (273 + 25) = 7,33 атм

4. Осмотическое давление крови при 25°С ниже нормы (норма 7,7 атм)

 

Задача 2.

Рассчитайте молярную концентрацию раствора глюкозы для внутривенного введения. Осмотическое давление крови 7,7 атм.

 

Задача 3.

В медицинской практике для компенсации больших потерь крови больному вводят физиологический раствор. Определите, сколько граммов соли NaCl потребуется для приготовления 200 мл физиологического раствора (плотность раствора принять равной 1 г/мл.

Эталон решения.

Решение задачи основано на понятии о физиологическом растворе и концентрациях растворов.

1. Что такое физиологический раствор?

Физиологический раствор должен иметь такое же осмотическое давление, как и кровь, т.е. быть изотоничным крови. В качестве такого раствора в клинической практике используется 0,9% раствор NaCl

2. Для приготовления 200 мл 0,9% раствора NaCl используем понятие о процентной концентрации, которая определяется по формуле:

3. Массу раствора определяем по формуле:

где ρ – плотность р-ра, г/мл;

В условии задачи ρр-ра = 1 г/мл, следовательно:

mр-ра = ρ ×· V = 1 г/мл · 200 мл = 200 г

4. Для приготовления 200 мл физиологического раствора потребуется:

 

Задача 4.

Укажите, что произойдет с эритроцитами при 310 К в 2% -ном растворе глюкозы с плотностью равной 1,006 г/мл.

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.