Osmoza je usmjereni protok molekularnih čestica kroz polupropusnu membranu. U biologiji je presudan za regulaciju voda uravnotežiti u stanicama.
Što je osmoza?
Osmoza je usmjereni protok molekularnih čestica kroz polupropusnu membranu. U biologiji je presudan za regulaciju voda uravnotežiti u stanicama. Osmoza na grčkom znači "prodor". Opisana je kao spontani prolazak otapala poput voda kroz selektivno propusnu membranu. Membrana je propusna samo za otapalo, ali ne i za otopljenu tvar. Selektivna difuzija samo jedne komponente rezultira izjednačavanjem kemijskog potencijala s obje strane membrane. Osmoza se često susreće u prirodi. Posebno u biološkim membranama, selektivno masa prijenos je potreban da bi se odvijali procesi biološkog transporta. Međutim, aktivni transportni procesi koji troše energiju ovdje također osiguravaju da pasivno razvijajući osmotski tlak ne bude destruktivan za stanicu. Iako u normalnim difuzijskim procesima nije moguć preokret, osmoza je reverzibilan proces.
Funkcija i zadatak
U osmozi, molekule otopine ili čistog otapala selektivno difundira kroz membranu sve dok kemijski potencijal ne bude uravnotežen na obje strane te membrane. Na primjer, koncentriranu otopinu otapalo razrijedi s druge strane sve dok izgrađeni hidrostatski tlak ne spriječi daljnju difuziju. molekule mogu migrirati kroz membranu, bez obzira na to s koje strane dolaze. Međutim, uvijek je veća vjerojatnost da će se difuzno difundirati u smjeru najveće potencijalne razlike. Kada je kemijski potencijal uravnotežen, isti broj čestica migrira slijeva udesno kao i zdesna nalijevo. Dakle, ništa se ne mijenja izvana. Međutim, zbog željenog razrjeđenja koncentrirane otopine, na jednoj se strani nakupila veća količina tekućine, što je stvorilo visoki tlak (osmotski tlak). Ako membrana više ne može izdržati pritisak, stanica može biti uništena. Aktivni transportni procesi kroz membranu osiguravaju uklanjanje određenih tvari uz trošenje energije. Ilustrativni primjer osmotskog procesa je bubrenje zrelih trešanja kad im se doda voda. U tom procesu voda prodire kroz vanjsku koža ploda, dok je šećer ne može pobjeći. Postupak razrjeđivanja u plodu nastavlja se dok ne pukne. Unutar tijela kombinacija osmotskih i aktivnih transportnih procesa koji troše energiju osigurava glatkoću trčanje biokemijskih procesa u prostorima odvojenim biomembranama. Dakle, stanice mogu postojati koje su odvojene od vanjskog okruženja, ali su s njim u stalnoj metaboličkoj razmjeni. Postoje i organele unutar stanice gdje se mogu odvijati zasebne reakcije. Kako bi spriječili porast osmotskog tlaka do točke pucanja biomembrana, molekule izbacuju se aktivnim transportnim procesima. U stanicama sisavaca protein NFAT5 sve se više stvara kad se osmotski tlak poveća. Pruža brojne kontra mehanizme za zaštitu stanice od hipertonike stres (nadtlak). U tom procesu transport proteini proizvode se koji trošeći energiju usmjeravaju određene tvari iz stanice. Između ostalog, mokraćne tvari poput glukoza i višak elektroliti izlučuju se putem bubrega radi regulacije osmotskog tlaka u tijelu.
Bolesti i tegobe
Osmoza također igra važnu ulogu u regulaciji elektrolita uravnotežiti. Elektroliti se rastvaraju soli a sastoje se od pozitivno nabijenih metalnih iona kao što su natrij, kalij, magnezij, ili kalcijum ioni i negativno nabijeni anioni poput klorid, bikarbonat, ili fosfat anioni. Prisutni su u različitim koncentracijama i unutar stanice (unutarstanične), izvan stanica (intersticijske) ili unutar krvotoka (intravaskularne). The koncentracija razlike generiraju električnu napetost na staničnim membranama, što pokreće razne procese na staničnoj razini. Ako je koncentracija razlike su poremećene, poremećena je i cijela ravnoteža elektrolita. Bubrezi reguliraju tu ravnotežu elektrolita kroz razne mehanizme poput mehanizama žeđi, hormonalnih procesa ili bubreg-djelujući peptidi. U slučajevima teških proljev, povraćanje, krv gubitak ili zatajenje bubrega, ravnoteža vode i elektrolita može biti poremećena. Svaki elektrolit može biti prisutan u previsokoj ili preniskoj koncentraciji. Poremećaji u ravnoteži vode i elektrolita ponekad su opasni po život, ovisno o njihovoj ozbiljnosti. Primjeri takvih uvjeta uključuju dehidracija, hiperhidratacija, hiper- i hipovolemija (povećana ili smanjena krv volumen), hipo- i hipematrijemiju, hipo- i hiperkalijemijui hipo- i hiperkalcemija. Svako od ovih stanja zahtijeva intenzivno liječenje. U pravilu se ravnoteža vode i elektrolita brzo uravnoteži. Međutim, ako je poremećen regulatorni mehanizam između aktivnih transportnih procesa i osmotskih procesa bubrežna insuficijencija ili neke druge bolesti, mogu se pojaviti kronične neravnoteže elektrolita. Kao rezultat, javljaju se edemi, kardiovaskularne bolesti, cerebralni edemi, konfuzna stanja ili napadaji. Međusobni odnosi ravnoteže vode i elektrolita s biološkim procesima u tijelu toliko su složeni da se slični simptomi često primjećuju kod svih oblika poremećaji elektrolita. Određivanje ravnoteže elektrolita trebalo bi biti standardno ispitivanje kada su ovi simptomi kronični.
