Hujayra yoki organellaga o'tish yo'lida suv boshqa moddalar kabi plazmalemmadan, vakuolga kirish uchun esa tonoplastdan ham o'tishi kerak.Molekulalarning bir tomonlama diffuziyasi.
yarim o'tkazuvchan membrana orqali suv yoki boshqa erituvchi deyiladi osmos orqali (yunon tilidan osmos- bosim, surish). Osmozning sababi yarim o'tkazuvchan membrananing har ikki tomonidagi eritmalar konsentratsiyasining farqidir. 1748 yilda A. Nollet birinchi marta erituvchining membrana orqali suyultirilgan eritmadan ko'proq konsentrlangan eritmaga o'tishini kuzatdi.
Osmos kuzatilishi mumkin bo'lgan tizim deyiladi osmotik. U turli konsentratsiyali eritmalardan yoki yarim o'tkazuvchan membrana bilan ajratilgan eritma va erituvchidan iborat. Bunday membrana bilan o'ralgan va qandaydir eritma bilan to'ldirilgan bo'shliq deyiladi osmotik hujayra.
O'simlik hujayrasida osmozni o'rganish uzoq vaqt oldin boshlangan. 1826-yilda fransuz botanigi G.Dyutroche buning uchun juda oddiy qurilma yasadi: u tuz yoki shakar eritmasi solingan pergament xaltachani shisha nay uchiga bog‘lab, uni stakan suvga botirdi. Shu bilan birga, suv sumkaga kirdi va eritma quvur orqali bir oz ko'tarildi. Bu eng oddiy hujayra modeli bo'lib, uni chaqirdi Dutrochet osmometri.
1877 yilda nemis botanigi V. Pfeffer o'simlik hujayrasining yanada rivojlangan modelini yaratdi (3.3-rasm), deb nomlangan. Pfeffer osmometri. Hujayra devorining rolini g'ovakli chinni idish o'ynagan. Mis sulfat eritmasini chinni idishga quyish va bu idishni kaliy ferrosiyanid eritmasi bilan boshqa idishga botirish orqali yarim o'tkazuvchan membrana olingan. Natijada, chinni idishning har ikkala eritmasi aloqada bo'lgan teshiklarida mis ferrosianidning yarim o'tkazuvchan membranasi - Cu 2 paydo bo'ldi. Keyin chinni idish shakar eritmasi bilan to'ldirilgan
Pa, hujayra shirasining rolini o'ynaydi va suv bilan silindrga joylashtiriladi. Chinni idishga suv oqib kela boshladi. Xuddi shu narsa hujayrada kuzatiladi: agar siz uni suvga joylashtirsangiz, suv vakuolga kiradi.
Shunday qilib, hujayra ekanligi ko'rsatildi osmotik tizim. Endi biz yaxshi bilamizki, ko'proq konsentrlangan eritma hujayra shirasi, kamroq konsentrlangan eritma hujayra devorining bo'sh joyida joylashgan va yarim o'tkazuvchan membrana rolini plazmalemma, tonoplast va sitoplazma bilan birgalikda bajaradi. ularni (3.3-rasmga qarang). Sitoplazmada membranalar bilan o'ralgan juda ko'p turli xil organellalar mavjud bo'lganligi sababli, bu holda ularning barchasini yarim o'tkazuvchan deb hisoblash mumkin. Biroq, bu hujayraning osmotik tizim sifatidagi haddan tashqari soddalashtirilgan ko'rinishi. Membran bilan o'ralgan har qanday sitoplazmatik organella osmotik hujayra hisoblanadi. Natijada, suvning osmotik harakati alohida organella va sitozol o'rtasida ham sodir bo'ladi.
Ideal yarim o'tkazuvchan membrana suv molekulalarining o'tishiga imkon beradi, lekin erigan moddalar molekulalarining o'tishiga yo'l qo'ymaydi. Suv harakatining qarshiligi lipid ikki qavatiga va oqsil globullarining konfiguratsiyasiga (tuzilmasi va joylashishiga) bog'liq. Kichik suv molekulalari plazmalemma orqali ikkala yo'nalishda ham oson tarqaladi: hujayra ichiga va tashqarisiga. Plazmalemmaning suv o'tkazuvchanligi ancha yuqori. Misol uchun, agar siz ildizlarni o'rab turgan muhitga og'ir suv qo'shsangiz, 1 - 10 daqiqadan so'ng ildiz hujayralarida bu suvning foizi tashqi eritma bilan bir xil bo'ladi. Plazmalemmani bo'shashtiruvchi moddalar (masalan, membranalardan kaltsiyni siqib chiqaradigan pipolfen) uning suvga, shuningdek, ionlarga o'tkazuvchanligini oshiradi.
Suv vakuolaga qancha vaqt kirishi mumkin? Nazariy jihatdan, yarim o'tkazuvchan membrananing har ikki tomonidagi eritmalar konsentratsiyasi teng bo'lganda, suv oqimi to'xtashi kerak. Biroq, bu haqiqat emas. V.Pfeffer o‘zining hujayrani trubka bilan taqlid qiluvchi qurilmasini ulab, shakar eritmasi bo‘lgan chinni idishga suv tushishi natijasida eritmaning konsentratsiyasi pasayishini aniqladi. Va suv harakati sekinlashadi. Suvning ko'proq konsentrlangan eritmaga kirishi suyuqlik hajmining oshishiga olib keladi, uni osmometr trubkasi orqali ko'taradi. Quvur orqali suv ko'tariladi, undagi suv ustunining bosimi suv molekulalari osmometrga kiradigan kuchga teng bo'ladi. Muvozanatning erishilgan holatida yarim o'tkazuvchan membrana vaqt birligida har ikki yo'nalishda* teng miqdorda suv o'tishiga imkon beradi. Bu qo'shimcha bosim
deb ataladigan yarim o'tkazuvchan membrana orqali eritma ichiga erituvchining (suvning) bir tomonlama oqishini oldini olish uchun eritmaga to'da qo'llanilishi kerak. osmotik bosim(I). Naychadagi suyuqlik ustunining bosimi xizmat qiladi o'lchov eritmaning osmotik bosimi.
1877 yilda V. Pfeffer bir xil miqdordagi moddani turli hajmdagi erituvchida eritib tayyorlangan bir nechta eritmalarning osmotik bosimini o'lchadi. Daniyalik kimyogari J. Van't Xoff o'z natijalarini umumlashtirib, osmotik bosimni (l) hisoblash uchun tenglamani taklif qildi:
p = RTc,
Qayerda R- gaz doimiyligi; T- mutlaq harorat; c - eritmaning moldagi konsentratsiyasi. Bu tenglama elektrolit eritmalaridan tashqari barcha suyultirilgan eritmalarga tegishli bo'lib chiqdi. Elektrolitik dissotsilanish eritmada ko'proq erigan zarrachalar hosil bo'lishiga olib keladi Va bu osmotik bosimning oshishiga olib keladi. Shuning uchun indikator /-izotonik koeffitsient 1 + a (n - 1) ga teng (1) tenglamaga kiritildi, bu erda a - elektrolitik dissotsilanish darajasi, P- elektrolitlar molekulasi parchalanadigan ionlar soni. Natijada osmotik bosim tenglamasi quyidagi shaklni oldi:
π = RTci.(2)
Shunday qilib, doimiy haroratda suyultirilgan eritmaning osmotik bosimi erigan moddaning birlik hajmdagi molekulalari, ionlari soni bilan aniqlanadi. Osmotik bosimning qiymatiga faqat kontsentratsiya ta'sir qiladi suvda eritiladi moddalar. Ushbu moddalar deyiladi osmotik faol (osmotik). Bularga organik kislotalar, aminokislotalar, shakar va tuzlar kiradi. Hujayra shirasidagi bu moddalarning umumiy konsentratsiyasi ko'pchilik hujayralarda 0,2 dan 0,8 M gacha o'zgarib turadi.
Osmotik bosim suvning osmometr naychasidan yuqoriga ko'tarilishiga yo'l qo'ymaslik uchun qo'llanilishi kerak bo'lgan tashqi bosimni aniqlash orqali o'lchanadi. Atmosferada, bar yoki paskalda ifodalanadi (1 atm = 1,013 bar = 10 5 Pa; 10 3 Pa = 1 kPa; 10 6 Pa = 1 MPa). "Bir xil osmotik bosimga ega bo'lgan eritmalar deyiladi izotonik(izosmotik); ular orasida osmos kuzatilmaydi. Yuqori osmotik bosimga ega bo'lgan eritma deyiladi gipertonik, Ozroq - gipotonik.
| (1) |
V.Pfeffer ishlaridan keyin hujayra ichiga suv kirishi faqat hujayra shirasi va tashqi eritmaning osmotik bosimining farqi bilan tushuntirila boshlandi: agar hujayra gipotonik eritmada yoki suvda bo'lsa, suv kiradi. bu (endosmoz); agar hujayra gipertonik eritmada bo'lsa, u holda suv hujayradan chiqib ketadi (ekzosmos). Ikkinchi holda, vakuola qisqaradi, protoplast hajmi kamayadi va protoplast hujayra devoridan ajralib chiqadi. Plazmoliz sodir bo'ladi (1.5-rasmga qarang).
Hujayraga suv oqimining bu tushuntirishi ko'p yillar davomida yagona to'g'ri deb hisoblangan. Biroq, 1918 yilda A. Urshprung va G. Blum (Germaniya) hujayraga suv oqimi faqat hujayraning turli bo'linmalarida osmotik bosimning farqiga bog'liq emasligini isbotladilar. Hujayra ichiga kirib, suv shu bilan vakuola hajmini oshiradi, bu esa sitoplazmaga bosim o'tkazadi va protoplastni hujayra devoriga bosishga majbur qiladi. Hujayra devori cho'zilib, hujayra tarang holatga keladi - turgor Protoplastning hujayra devoriga bosimi deyiladi turgor. Agar hujayra devori cheksiz cho'zilsa, hujayra ichidagi va tashqarisidagi eritmalar konsentratsiyasi teng bo'lguncha suv vakuolaga oqib o'tadi. Ammo hujayra devorining elastikligi kam bo'lgani uchun u protoplastni teskari yo'nalishda bosa boshlaydi. Hujayra devorining protoplastdagi bunday bosimi deyiladi turgor kuchlanishi.
Turgor kuchlanishi, Nyutonning uchinchi qonuniga muvofiq, mutlaq qiymat bo'yicha turgor bosimiga teng, ammo ishoraga qarama-qarshidir. Hujayra devorining protoplastdagi bosimi hujayra ichiga suvning keyingi kirishiga to'sqinlik qiladi. Osmotik bosimga tenglashganda, hujayra ichiga suv oqimi to'xtaydi.
Shunday qilib, suvning osmotik ta'minoti tashqi ko'rinishga olib keladi gidrostatik (turgor) bosim. Hujayra shirasining osmotik bosimi va hujayra devorining orqa bosimi o'rtasidagi farq har qanday vaqtda hujayra ichiga suv oqimini aniqlaydi.
1959 yilda T. A. Bennett-Klark suvning bir tizimdan ikkinchisiga diffuziya orqali harakatlanishi erkin energiyaning farqiga bog'liqligini ko'rsatdi. Molekulyar kinetik nazariyaga ko'ra, barcha moddalarning molekulalari tez xaotik harakat holatida bo'lib, tezligi bu M°" molekulalarning energiyasiga bog'liq bo'lib, ularning kimyoviy salohiyatining qiymati bilan tavsiflanadi.
Suvning kimyoviy potentsiali deyiladi suv salohiyati(ps). Suv molekulalarining energiyasi qanchalik past bo'lsa, suv potentsiali shunchalik past bo'ladi. Suvga eruvchan moddalar qo'shilishi uning kimyoviy salohiyatini pasaytiradi, chunki ionlar suvni bog'laydi. Binobarin, toza suvning kimyoviy salohiyati eng katta; shartli ravishda standart haroratda va standart bosimda u nolga teng deb hisoblanadi. Shuning uchun har qanday eritmaning kimyoviy salohiyati salbiy qiymat va erigan moddalar konsentratsiyasining ortishi bilan u tobora salbiy bo'ladi.
Termodinamikaning ikkinchi qonuniga ko'ra, energiyaning o'tishi, xuddi I va materiya kabi, faqat yuqori darajadagi kimyoviy potentsialdan pastroq darajaga, ya'ni gradient bo'ylab o'z-o'zidan sodir bo'ladi. Suv molekulalari doimo yuqoridan pastroq suv potentsialiga qarab harakatlanadi.
Demak, suvning yarim o'tkazuvchan membrana orqali eritmaga kirishi toza suvning erkin energiyasi bilan eritmaning erkin energiyasi o'rtasidagi farq bilan aniqlanadi. 1960 yilda "hujayra suv salohiyati" atamasi kiritildi. Hujayraning suv potentsiali(Ψkl) - bir xil harorat va atmosfera bosimida hujayra ichidagi va tashqarisidagi suvning erkin energiyasi o'rtasidagi farq.
Hujayraning suv potentsialining qiymati uning suv bilan to'yinganlik darajasi bilan belgilanadi: hujayra qanchalik ko'p suv bilan to'yingan bo'lsa, uning suv potentsiali shunchalik manfiy bo'lmaydi. Vakuol yoki boshqa osmotik hujayradagi erigan moddalar konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, suv shunchalik kuchli bog'langan bo'ladi, harakatga kamroq energiya sarflanadi, bu hujayradagi suv potentsiali qancha past bo'lsa, potentsiallar farqi shunchalik katta bo'ladi va suv tezroq oqadi. Hujayraning suv potentsiali suvning hujayra ichiga oqib o'tadigan energiya o'lchovidir.
Shunday qilib, hujayraning suv potensiali hujayradagi suv energiyasi toza suv energiyasidan qancha kam ekanligini ko'rsatadi va suvning tarqalish, bug'lanish yoki so'rilish qobiliyatini tavsiflaydi.
Hujayra suv potentsialining erigan moddaning mavjudligi bilan belgilanadigan komponenti maxsus atama bilan belgilanadi - "osmotik potentsial"(Ψπ).
Eritmaning osmotik potentsiali to'g'ridan-to'g'ri erigan moddaning konsentratsiyasiga bog'liq. Bu kontsentratsiyaning ortishi bilan osmotik potentsial tobora salbiy bo'ladi. Kamroq konsentrlangan eritmalarda osmotik potentsial mos ravishda kamroq salbiy bo'ladi.
Agar eritma toza suvdan yarim o'tkazuvchan membrana bilan ajratilgan bo'lsa, suv eritma ichiga kiradi va natijada osmotik bosim paydo bo'ladi, u kattaligi bo'yicha teng, ammo belgisi bo'yicha dastlabki osmotik potentsialga qarama-qarshidir. Eritma bu bosimni hosil qiluvchi osmotik potentsialga ega va buni, masalan, bu eritma osmometrga joylashtirilsa, aniqlash mumkin. Raqamli ravishda, mutlaq qiymatda osmotik potentsial bosimga, ya'ni osmometrdagi eritmaga suv kirishiga yo'l qo'ymaslik uchun qo'llanilishi kerak bo'lgan osmotik bosimga teng. Eritma har doim osmotik potentsialga ega, hatto bu eritma aslida osmotik bosim hosil qilmasa ham.
Hujayra devoridan (rr) teskari bosim bo'lmasa, suvning hujayra ichiga kirishi hujayraning suv potentsiali (Ψcl) bilan belgilanadi, dastlabki vaqtda (dastlabki) osmotik potentsialga teng. eritma (p) vakuolani to'ldiradi. Agar yaqin atrofda turli xil Ψcl bo'lgan ikkita hujayra bo'lsa, u holda hujayra devori orqali suv yuqori (kamroq manfiy) Ψcl bo'lgan hujayradan pastroq (manfiy) Ψcl bo'lgan hujayraga o'tadi. Biroq, suvning vakuolaga kirishi bilan uning hajmi ortadi, suv hujayra shirasini suyultiradi va hujayra devori protoplastdan bosim o'tkaza boshlaydi. Vakuol hajmining oshishi bilan protoplast hujayra devoriga bosiladi va turgor bosimi paydo bo'ladi va u bilan birga hujayra devorining protoplastga (rr) teng qarshi bosimi paydo bo'ladi, biz allaqachon muhokama qilganmiz. r juda katta qiymatga yetganda, vakuolga suvning keyingi oqimi to'xtaydi. Dinamik muvozanat o'rnatiladi, unda umumiy suv oqimi nolga teng bo'ladi, ya'ni vakuoldagi suv miqdori o'zgarmaydi, garchi suv molekulalari membrana orqali har ikki yo'nalishda ham tez harakat qilishda davom etadi. Bunda gidrostatik (turgor) bosimning ijobiy potentsiali manfiy osmotik potentsialni butunlay muvozanatlashtiradi va hujayra suvni singdirishni to'xtatadi; bu holatda uning suv salohiyati nolga teng. Bu holat deyiladi to'yinganlik holati. To'yingan holatda hujayra endi hech qanday eritmadan suvni o'zlashtira olmaydi va uni boshqa hujayradan ham olib keta olmaydi.
Demak, hujayraning suv potentsiali osmotik potentsialga (-p) va gidrostatik (turgor) bosimning (─r) potentsialiga bog'liq va algebraik yig'indisi:─Ψcl = Ψ─rr
Osmotik potentsial eritmaning kimyoviy potentsiali va tozaning kimyoviy potentsiali o'rtasidagi farqga teng bo'lgani uchun
0 ga teng bo'lgan suv har doim bo'ladi salbiy. Osmotik potentsial erigan moddaning qo'shilishi molekulalarning faolligini qanchalik kamaytirishini ko'rsatadi. Hujayraning suv potentsiali (Ψcl) ham manfiy, chunki erigan moddalar mavjudligi suv molekulalarining faolligini pasaytiradi; gidrostatik bosim potensiali (rr), aksincha, ijobiydir. Ushbu parametr munosabatini quyidagi tenglama sifatida yozish mumkin: ■
−Ψcl =−Ψp −rr (3)
Har qanday vaqtda hujayraning suv potentsiali turgor bosimi potensiali va osmotik potentsial o'rtasidagi farq bilan belgilanadi.
Daraxt hujayralari uchun bu tenglama yana bir atamani o'z ichiga oladi - gravitatsion potentsial(−Ψg), tortishish kuchining suv faolligiga ta'sirini aks ettiradi, bu faqat suv baland balandlikka ko'tarilganda sezilarli ta'sir qiladi. Bu ham salbiy qiymatdir.
Suv har doim yon tomonga oqadi ko'proq salbiy suv potentsiali: uning energiyasi katta bo'lgan tizimdan uning energiyasi kamroq bo'lgan tizimga. Agar yaqin atrofda ikkita hujayra bo'lsa, suv salbiy suv salohiyatiga ega bo'lgan hujayraga oqib o'tadi. Suv harakatining yo'nalishi suv potentsial gradientiga bog'liq.
Oddiy sharoitlarda hujayraning osmotik potentsiali hujayra devorining bosimi bilan to'liq muvozanatlashtirilmaydi. Binobarin, hujayra devori to'liq cho'zilmaydi va suv hujayra ichiga kirishi mumkin. Hujayraga qancha suv kirsa, hujayra devorining turgor (gidrostatik) bosimi va orqa bosimi shunchalik ortadi. Nihoyat, shunday bir lahza keladiki, hujayra devori o'z chegarasigacha cho'ziladi, osmotik potentsial hujayra devorining orqa bosimi bilan to'liq muvozanatlanadi va hujayraning suv potentsiali nolga aylanadi (to'yinganlik holati) (-p = - r). p). Shundan so'ng, hujayra hech qanday eritmadan suvni o'ziga singdira olmaydi va uni boshqa hujayradan olib keta olmaydi. Bu holat tuproq va havo namligi etarli bo'lgan hujayralarda kuzatiladi.
Agar tuproq namligi etarli bo'lsa va bug'lanish juda kuchli bo'lmasa, hujayra devori suv bilan to'yingan. Bunda hujayra devorining suv potentsiali vakuoladagidan yuqori bo'ladi va suv vakuolaga kiradi. Agar hujayraning suv bilan ta'minlanishi, masalan, tuproqda namlik etishmasligi yoki shamol kuchayishi tufayli kamaysa, birinchi navbatda u paydo bo'ladi. suv tanqisligi hujayra devorlarida, ularning suv potentsiali vakuolalarga qaraganda pastroq bo'ladi va suv ulardan hujayra devorlariga oqib o'tadi. Vakuoladan suvning chiqishi turg'unlikni pasaytiradi.
Hujayralardagi tog 'bosimi va shuning uchun ularning suv salohiyatini kamaytiradi. Uzoq muddatli suv etishmasligi bilan ko'pchilik hujayralar turgor va o'simlikni yo'qotadi xiralashadi. Bunday sharoitda protoplast hujayra devoriga bosilmaydi; hujayra devorining orqa bosimi nolga teng; hujayraning suv potentsiali uning osmotik potensialiga teng (-Ψcl = -Ψp).
Suv tanqisligi sharoitida, masalan, quruq shamollar paytida yosh To'qimalarda suv yo'qotilishining keskin oshishi hujayradagi suvning bug'lanishi natijasida yuzaga kelishi mumkin, ammo hajmi bo'yicha qisqargan protoplast hujayra devoridan orqada qolmaydi, balki uni o'zi bilan birga tortadi. Bunday holda, hujayra devori to'lqinsimon tarzda egilib, protoplastga nafaqat bosim o'tkazmaydi, balki, aksincha, uni cho'zishga intiladi. Bu holat chaqirildi Cytorrhiza.
Shunday qilib, aytilganlarning barchasidan xulosa qilishimiz mumkin: osmotik kuchlar tufayli hujayraga suv oqimi asta-sekin suv oqimini to'xtatish uchun sharoitlarni tayyorlaydi. Shuning uchun hujayra ichiga suv oqimi o'z-o'zini tartibga solish jarayon. Biroq, agar suvning bug'lanishi davom etsa, suv potentsialining gradienti yana paydo bo'ladi. Suv tarkibidagi har bir o'zgarishdan keyin vakuola, sitoplazma va hujayra devori o'rtasida muvozanat o'rnatiladi.
Markaziy vakuolaga ega bo'lmagan meristematik hujayralarda suvning osmotik oqimi ham sodir bo'ladi, selektiv o'tkazuvchan membrana plazmalemma, osmotik faol eritma esa sitozoldir.
Osmotik potentsialning kattaligini bilish katta ahamiyatga ega
ayniqsa, atrof-muhitni o'rganish uchun muhim ahamiyatga ega. Unga rahbarlik qilishdi
daraja o'simlikning maksimal qobiliyatini baholashga imkon beradi
tuproqdan suv chiqarib, qurg'oqchilik sharoitlariga qaramay, uni saqlab qolish
loviya. Bu qiymat juda katta farq qiladi: -0,1 dan
-20 MPa. Ko'pgina mo''tadil zona o'simliklarida osmotik
potentsial -0,5 dan -3,0 MPa gacha. yashovchi o'simliklarda
toza suv, osmotik potensial -0,1 atrofida
MPa, dengiz o'tlari uchun - -3,6 dan -5,5 MPa gacha. Yer uchun
yillik o'simliklar quyidagi naqsh bilan tavsiflanadi: yilda
ular yashaydigan joylar qanchalik quruq bo'lsa, ularning ozmotikligi shunchalik past bo'ladi
salohiyat. Shunday qilib, oddiy suv sharoitida yashovchi o'simliklarda
ta'minlash, hujayralarning osmotik salohiyati -0,5 ... -3,0 MPa,
sho'rlangan tuproqlarda ----- 6,0 ... -8,0 MPa, ba'zan hatto -10. Osmo
quinoada -20,0 MPa statik potensial topildi
olomon, quruq va shoʻrlangan choʻl tuproqlarda oʻsadi
Meksika. Ushbu qoidadan istisno - sukkulentlar,
quruq joylarda o'sadi, lekin ularning to'qimalarida suvni saqlaydi. U
yorug'likni yaxshi ko'radigan o'simliklar soyaga chidamli o'simliklarga qaraganda ko'proq salbiy osmotik salohiyatga ega.
Odatda, ozmotik potentsialning salbiy qiymati katta hujayralarga nisbatan kichik hujayralarda kattaroqdir. Biroq, hatto bir xil qo'shni hujayralar ham matolar hajmi jihatidan farq qilishi mumkin. Shunday qilib, poyaning to'qimalarida manfiy osmotik potentsial periferiyadan markazga va asosdan cho'qqigacha ortadi. Aksincha, tubdan manfiy osmotik potentsial asta-sekin asosdan cho'qqigacha kamayadi. Poya va ildizning o'tkazuvchi to'qimalarida osmotik potensial -0,1 dan -0,15 MPa gacha, barglarda esa -1,0 dan -1,8 MPa gacha.
Osmotik potentsialning kattaligi ham o'zgaradi ichida
o'simliklar: ildizlarda -0,5−1,0, yuqori barglarda - −4,0 MPa gacha.
Bu ildizdan barglargacha hujayra suv potentsialining gradienti mavjudligiga olib keladi. Yosh o'simliklar eskilariga qaraganda kamroq osmotik salohiyatga ega. Daraxtlarda butalarga qaraganda ko'proq salbiy; butalarda u o'tlarga qaraganda salbiyroq. Tuproq va atmosferada suv potentsiali odatda manfiydir.
Osmotik potentsialning kattaligi ham bog'liq harorat, yorug'lik intensivligi. Ular uning yillik va kunlik tebranishlarini aniqlaydilar. Tushga yaqin transpiratsiya natijasida suvning yo'qolishi va barg hujayralarida fotosintetik mahsulotlarning to'planishi osmotik potensialning pasayishiga olib keladi. Yaxshi suv ta'minoti bilan, xususan, suv o'simliklarida osmotik potentsialning o'zgarishi faqat kun davomida yorug'likning o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan fotosintez tezligiga bog'liq.
O'simlik ozmotik va shuning uchun suv potentsialining qiymatini tartibga solishi mumkin. Murakkab erimaydigan moddalarning eruvchan moddalarga aylanishi (kraxmal shakarga, oqsillarni aminokislotalarga) hujayra shirasining konsentratsiyasining oshishiga va suv potentsialining pasayishiga olib keladi. Vakuolada eruvchan tuzlarning to'planishi ham uning hajmining o'zgarishiga olib keladi. Osmotik potentsial tashqi sharoitga qarab o'zgarishiga qaramay, har bir o'simlik turi uchun uning qiymatining o'zgarishi ma'lum chegaralarda sodir bo'ladi. Ba'zi ekologlar hatto osmotik potentsialning kattaligini turning xususiyatlaridan biri deb hisoblashadi.
Biroq, tirik hujayradagi osmozni metabolizmdan mustaqil ravishda oddiygina bir tomonlama diffuziya deb hisoblash mumkin emas; unga zarur energiya. Nafas olishni rag'batlantiruvchi omillar hujayra ichiga suv oqishini tezlashtiradi va aksincha, uni to'xtatuvchi omillar uning oqimini kamaytiradi. Shuning uchun suvning hujayralarga kirishi uchun ATP energiyasi kerak.
Nima uchun osmos energiya talab qiladi? Birinchidan, siz membrananing har ikki tomonida turli konsentratsiyali eritmalarga ega bo'lishingiz kerak; energiya erigan moddalarni vakuolga faol tashish va konsentratsiya gradientini yaratishga sarflanadi. Ikkinchidan, vakuolada to'plangan osmotik faol moddalar metabolik mahsulotlardir, shuning uchun ularning shakllanishi uchun energiya ham sarflanadi. Uchinchidan, selektiv membran o'tkazuvchanligini saqlab qolish uchun energiya talab qilinadi. Membranalar tuzilishini saqlab qolish uchun energiya sarflashni to'xtatganingizdan so'ng, ular o'tkazuvchan bo'lib qoladi, bu membrananing har ikki tomonida kontsentratsiyalarning tenglashishiga olib keladi - natijada osmoz to'xtaydi.
Osmotik jarayonlar suv bilan ta'minlash, o'simlik organlarining harakati va stomatalarning harakati kabi ko'plab jarayonlar asosida yotadi.
Diffuziya hodisalari o'simlik hujayralari tomonidan moddalarning so'rilishi va chiqarilishida katta rol o'ynaydi. Diffuziya - moddaning zarrachalarining uning past konsentratsiyasi tomon yo'naltirilgan harakati. - eritmani sof erituvchidan yoki konsentratsiyasi past bo'lgan eritmadan ajratib turadigan yarim o'tkazuvchan membrana orqali erituvchi molekulalarining eritmaga tarqalishi. Diffuziya tezligi molekulalarning kattaligi va massasiga teskari proportsionaldir; Shunday qilib, saxaroza sekinroq tarqaladi, kichikroq molekulaga ega. Kolloid eritmalar (oqsil va boshqalar) zaif tarqalish qobiliyatiga ega.
Dutrochet osmometri
Osmos hodisasini osmometrda kuzatish mumkin. Dutrochet osmometri shisha naychadan iborat bo'lib, uning kengaytirilgan uchida hayvon pufakchasi yoki pergament cho'zilgan. Shakarning konsentrlangan eritmasi naychaga quyiladi va suvga yoki bir xil shakarning zaif eritmasiga botiriladi. Suv trubkaga qabariq orqali kiradi, chunki u erda uning konsentratsiyasi past bo'ladi; Natijada, osmometrdagi eritma hajmi ortadi va eritma naycha orqali ko'tariladi. Dutrochet osmometri. Osmometrga suvning kirib borishini kechiktirish uchun eritmaga bosim o'tkazish kerak, bu suvning diffuziya bosimini muvozanatlashtiradi. Osmometrdagi eritmaning konsentratsiyasi qanchalik ko'p bo'lsa, trubadagi suyuqlik ustuni shunchalik yuqori ko'tariladi va osmometrga suv oqimini to'xtatish uchun shunchalik katta bosim o'tkazish kerak. Shunday qilib, naychadagi eritmaning balandligi osmotik bosimni keltirib chiqaradigan eritma konsentratsiyasining ko'rsatkichi bo'lib xizmat qiladi.Osmotik bosim
Osmotik bosim- o'ziga xos hodisa. Bu eritma erituvchidan (yoki past konsentratsiyali eritmadan) yarim o'tkazuvchan membrana bilan ajratilgan taqdirdagina yuzaga keladi. Agar eritma, masalan, shisha idishda bo'lsa, u holda idishning devorlari osmotik bosim belgilarini sezmaydi. Osmotik bosimning kattaligi erigan zarrachalar (molekulalar va ionlar) soniga va haroratga mutanosibdir. Eritmaning konsentratsiyasi qanchalik yuqori bo'lsa, uning osmotik bosimi shunchalik yuqori bo'ladi, chunki erigan moddaning molekulalari soni ko'proq bo'ladi. Elektrolit bo'lmagan va elektrolitlar eritmalarining bir xil molyar konsentratsiyasida ikkinchi eritmaning osmotik bosimi yuqori bo'ladi, chunki uning ba'zi molekulalari ionlarga ajraladi va undagi zarrachalarning umumiy soni ko'proq bo'ladi. Agar eritma toza suvdan yarim o'tkazuvchan membrana bilan ajratilgan bo'lsa, u holda suv eritmaning konsentratsiyasiga va yuqorida aytib o'tilgan boshqa shartlarga qarab barcha mumkin bo'lgan tezliklarda eritma ichiga kiradi. Berilgan eritma uchun mumkin bo'lgan eng yuqori osmotik bosim deyiladi osmotik potentsial. Osmotik potentsial va osmotik bosimning kattaligi atmosferalarda ifodalanadi.O'simlik hujayrasi - osmotik tizim
o'simlik hujayrasi o'zida aks ettiradi osmotik tizim; protoplazma yarim o'tkazuvchan membrana rolini o'ynaydi, chunki u suvdan o'tishga imkon beradi va suvda erigan moddalarni ushlab turadi, hujayra shirasi esa osmotik faol eritmani saqlaydi. Uning kontsentratsiyasi osmotik potentsialning kattaligini aniqlaydi. Protoplazmaning yarim o'tkazuvchanligini plazmoliz yordamida tekshirish mumkin. Plazmoliz - suvning vakuoladan ko'proq konsentrlangan tashqi eritmaga tarqalishi natijasida protoplazmaning qobiqdan kechikishi. Plazmoliz o'simlik xujayrasini uning uchun zararsiz, konsentratsiyasi hujayra shirasining konsentratsiyasidan katta bo'lgan eritma ichiga joylashtirish orqali olinadi. Tashqi eritma hujayra shirasidan suvni yarim o'tkazuvchan protoplazma orqali so'radi, uning hajmi kamayadi, protoplazma hujayra shirasini kuzatib boradi va suv va erigan moddalarni ham o'tkazadigan hujayra membranasidan orqada qoladi.Turgor bosimi
O'simlik xujayrasi suvga joylashtirilganda, ikkinchisi hujayra membranasi, plazmalemma va tonoplastdan o'tib, vakuolaga kiradi. Hujayra shirasining hajmi ortadi, protoplazma membrana tomon harakatlanib, unga bosim o'tkazadi. Hujayra shirasiga suv qancha ko'p kirsa, uning hajmi shunchalik katta bo'ladi va hujayra shirasining protoplazmaga va u orqali membranaga bosimi kuchayadi. Protoplazmaning hujayra membranasiga bosimi deyiladi turgor bosimi.Turgor kuchlanishi
Ichki bosim ta'sirida hujayra membranasi tarang holatga o'tadi, bu deyiladi turgor, yoki turgor kuchlanishi. Turgor kuchlanishi turgor bosimiga teng, lekin ular turli yo'nalishlarga yo'naltiriladi: hujayra markaziga turgor tarangligi, periferiya tomon turgor bosimi.Ichimlik yoki maishiy ehtiyojlar uchun suv filtrlash tizimini tanlashni ko'rib chiqayotganda, foydalanuvchilar ko'pincha teskari osmos nima ekanligiga hayron bo'lishadi, chunki... unga asoslangan filtrlar juda mashhur.
Bu atama bosim ta'sirida erituvchi (odatda suv) qisman o'tkazuvchan membrana orqali yuqori konsentratsiyali eritmadan past konsentratsiyali eritmaga o'tish jarayonini anglatadi. Bu texnologiya inson ixtirosi emas, u tirik organizmlarda mavjud bo'lib, hujayralar o'rtasida turli moddalar almashinuvini ta'minlaydi. Odamlar suvni tuzsizlantirish yoki tozalash uchun teskari osmozdan foydalanadilar.
Kerakli bosim manba suyuqlikning xususiyatlariga qarab juda katta farq qilishi mumkin. Shunday qilib, sho'r dengiz suvlarini tuzsizlantirish uchun taxminan 70-80 atmosfera, quduqlardan va markazlashtirilgan suv ta'minoti tizimlaridan chuchuk suvni aralashmalar va ifloslantiruvchi moddalardan tozalash uchun - 3-4 atmosfera talab qilinadi. Bosimning oshishi faqat filtrlash sifatini yaxshilaydi.
Teskari osmos filtrlashning mohiyati
Bu usul faqat katta ifloslantiruvchi moddalarni mexanik ravishda ajratish va bir qator moddalarni adsorbsiyalash asosida suvni an'anaviylarga qaraganda ancha samarali tozalash imkonini beradi. Teskari osmoz bilan filtrlash juda nozik darajada - molekulyar darajada sodir bo'ladi. Hatto bunday tizim ham 100% tozalashni ta'minlay olmaydi, ammo begona aralashmalar filtrlardagi membranalar orqali ahamiyatsiz miqdorda o'tadi. Aksariyat noorganik birikmalar/elementlar uchun filtratsiya 85% - 98% ni tashkil qiladi. Yuqori molekulyar og'irlikdagi organik moddalar deyarli butunlay olib tashlanadi. Suv tarkibidagi asosiy gazlar - kislorod, vodorod - ularning konsentratsiyasini deyarli o'zgartirmaydi, ya'ni. Suvning ta'mi o'zgarmaydi.
Quyidagi fakt ayniqsa muhimdir: bakteriyalar va viruslar katta hajmga ega, ya'ni. filtrlanadi, suv dezinfektsiya qilinadi. Bundan tashqari, filtrlar ko'pincha barcha potentsial patogenlarni butunlay yo'q qiladigan ultrabinafsha emitrlar bilan jihozlangan.
Olingan suv juda toza va hatto qo'shimcha qaynatmasdan ham ichish va pishirish uchun ishlatilishi mumkin. Tuzning minimal miqdori choynaklar, idishlarni yuvish mashinalari va kir yuvish mashinalarida deyarli to'liq shkala yo'qligiga olib keladi. Filtrlangan suvning xossalari erigan suvga yaqin. Uyda tayyorlanmagan, tushgan qor erishi natijasida olingan, lekin sayyoramizning ekologiyasi beqiyos yaxshilangan paytda muzlagan qadimgi muzliklardan olingan.
Osmotik filtratsiyaning samaradorligi
Tabiiyki, teskari osmos tizimi barcha sharoitlarda bir xil darajada yaxshi ishlay olmaydi. Filtrlash sifati quyidagilarga bog'liq:
- Bosim;
- Harorat sharoitlari;
- Atrof muhitning kislotaligi;
- Membran materiali;
- Filtrlangan suvning kimyoviy tarkibi.
Membrana hujayralarining o'lchami shundayki, suv molekulalari va undan ham kichikroq diametrga ega bo'lgan narsalar undan erkin o'tishi mumkin. Kattaroq elementlar kechiktiriladi. Va ular filtr yuzasiga yaqin joyda to'planmasligi uchun tozalash jarayonini sekinlashtiradi, filtr ularni drenajga yuvadigan qo'shimcha kichik suv oqimini ta'minlaydi.
Ammo bunday membranalar katta o'lchamdagi ifloslantiruvchi moddalarga juda sezgir. Shuning uchun ularni tez eskirishdan himoya qilish uchun zang, qum, organik moddalar bo'laklari va boshqalarni ajratib turadigan va xlor kabi ba'zi aralashmalarni adsorbsiya qiluvchi filtr yoki oldindan tozalash filtrlarining butun tizimi kerak. Aks holda, eng yaxshi holatda, filtrlash sifati yomonlashadi, uning tezligi sekinlashadi va eng yomoni, filtr butunlay ishdan chiqadi.
Filtrlangan suv idealmi?
Barcha afzalliklari bilan, bunday tizimlar ham kamchiliklarga ega. Suvni tozalashning yuqori darajasi deyarli to'liq demineralizatsiyani anglatadi. Bunday suvni ichish organizmdan ko'plab muhim moddalarni (masalan, kaltsiy, magniy) yuvishga olib keladi, bu salomatlikka - birinchi navbatda suyaklarning holatiga salbiy ta'sir qiladi.
Muammo hal qilindi:
- ichimlik uchun ishlatiladigan suv uchun mineralizatorlarni o'rnatish (pishirish, idishlarni yuvish, kir yuvish uchun emas), faqat inson uchun zarur bo'lgan elementlarni qo'shish;
- vitamin va mineral komplekslarni qo'shimcha iste'mol qilish;
- nafaqat suv, balki boshqa ichimliklar ham ichish.
Filtr membranalarining tuzilishi
Membranalar mohiyatan juda nozik elak bo'lib, uning o'lchami shunchalik kichikki, ularni oddiy ko'z bilan ko'rib bo'lmaydi. Kattaroq mustahkamlik va barqarorlik uchun membranalar plastik to'rlarga biriktirilishi mumkin, bu ularni qo'shimcha ravishda tozalashning barcha oldingi bosqichlaridan o'tgan katta qoldiqlardan himoya qiladi.
Membranalar kompozit polimer materiallardan tayyorlanadi. Ularning quvvati kichik hududdagi iste'molchilarning ehtiyojlarini qondirish uchun etarlicha yuqori emas. Shuning uchun filtr ishlab chiqaruvchilari ularni rulonlarga aylantirib, ushbu maydonni maksimal darajada oshirishga intilishadi.
Membrananing asosiy xususiyatlari:
- Hosildorlik (ya'ni vaqt birligi uchun qancha suv tozalanadi);
- Filtrlanish darajasi (kiruvchi suvning necha foizi tozalanadi). Tozalanmagan suv oddiygina kanalizatsiyaga quyilishi mumkin yoki u o'simliklarni sug'orish, yuvish va suyuqlikning ideal tozaligi ayniqsa muhim bo'lmagan boshqa uy ishlarida ishlatilishi mumkin.
Filtrni tanlash
Teskari osmoz tizimini tanlashda siz nafaqat ularning sifati va ishlashiga, balki kerakli kiruvchi suyuqlik bosimiga ham e'tibor berishingiz kerak. Ehtimol, musluk suvi bosimi etarli bo'lmaydi, keyin past bosimda ishlaydigan yoki o'rnatilgan nasosga ega bo'lgan boshqa filtrni tanlash yoki nasosni alohida o'rnatish yaxshiroqdir.
Uyda ishlatiladigan teskari osmos filtrlari kuniga bir necha yuz litr suvni tozalashi mumkin, bu o'rtacha oilaning ehtiyojlari uchun etarli. Sanoat korxonalari uchun yuzlab marta katta hajmlarni filtrlaydigan ancha kuchli qurilmalar qo'llaniladi.
Xulosa qilish
Umuman olganda, teskari osmos, uning soddaligiga qaramay, suvni tozalash va dezinfeksiya qilishning yuqori darajasini ta'minlaydi. Shu sababli, ushbu texnologiyadan foydalanadigan filtrlar ularni sotib olish, texnik xizmat ko'rsatish va ta'mirlash xarajatlarini to'liq oqlaydi.
Osmos inson, hayvonlar va o'simlik organizmlari hayotida katta ahamiyatga ega. Ma'lumki, barcha biologik to'qimalar hujayralardan iborat bo'lib, ularning ichida suyuqlik (sitoplazma) mavjud bo'lib, u H 2 O dagi turli moddalarning eritmasi. Hujayra membranasi yarim o'tkazuvchan bo'lib, u orqali suv juda erkin o'tadi.
Qobiq elektrolitlar ionlari va boshqa moddalar molekulalarining qat'iy tanlab o'tishiga imkon beradi.
Tashqaridan hujayralar hujayralararo suyuqlik bilan yuviladi, bu ham suvli eritma hisoblanadi. Bundan tashqari, hujayra ichidagi erigan moddalarning konsentratsiyasi hujayralararo suyuqlikka qaraganda ko'proq. Osmos natijasida erituvchining tashqi muhitdan hujayraga o'tishi kuzatiladi, bu uning qisman shishishi yoki turgorini keltirib chiqaradi. Bunday holda, hujayra tegishli mustahkamlik va elastiklikka ega bo'ladi. Turgor hayvonlar organizmlarida organlarning, o'simliklardagi poya va barglarning ma'lum bir shaklini saqlashga yordam beradi. Kesilgan o'simliklarda suvning bug'lanishi natijasida hujayralararo va hujayra ichidagi suyuqlikning hajmi kamayadi, osmotik bosim pasayadi, hujayra elastikligi pasayadi va o'simlik quriydi. O'simliklarni suvga joylashtirish orqali namlash osmosni keltirib chiqaradi va yana to'qimalarga elastiklik beradi.
Inson qoni, limfa va to'qima suyuqliklari ko'plab moddalarning molekulalari va ionlarining suvli eritmalari bo'lib, natijada ma'lum osmotik bosimga ega. Bundan tashqari, organizmning butun hayoti davomida biologik suyuqliklar tashqi muhit holatidan qat'i nazar, o'z bosimini doimiy darajada ushlab turadi. Bu hodisa boshqacha nomlanadiinson tanasining izosmiyasiva umumiy jarayonning ajralmas qismidir - gomeostaz yoki o'zgaruvchan tashqi sharoitlarda insonning ichki muhitining bir qator fizik-kimyoviy ko'rsatkichlarining doimiyligi.
Izoosmiya, ayniqsa, qon va limfa kabi biologik suyuqliklarga xosdir. Shunday qilib, odamlarda qonning osmotik bosimi deyarli doimiy va 37 da O C 740-780 kPa (ya'ni, atmosferadan deyarli 8 barobar ko'p) orasida o'zgarib turadi.
Qonning osmotik bosimi turli tirik organizmlarda farq qiladi. Shunday qilib, qurbaqalarda u odamlarga qaraganda past, ba'zi dengiz hayvonlarida esa, aksincha, yuqori.
Qonning osmotik bosimi o'zgarganda, organizm qondan ortiqcha miqdorda erigan zarrachalarni olib tashlash (bosim oshsa) yoki aksincha, kinetik faol zarrachalar sonini ko'paytirish (bosim pasaysa) orqali uni tiklashga intiladi. . Buyraklar qonning osmotik bosimini tartibga solishda asosiy rol o'ynaydi. Kamroq darajada jigar va teri osti to'qimalari izosmiyani saqlashda ishtirok etadi. Ular ortiqcha miqdordagi tuzlarni to'plashga qodir. Buyrakning shikastlanishi bilan teri osti to'qimalarining osmotik bosimni saqlashga qo'shgan hissasi keskin ortadi. Uning hujayralarida tuz miqdori oshadi, bu osmoz tufayli hujayra hajmining sezilarli darajada oshishiga va shish paydo bo'lishiga olib keladi.
Izoosmiya, birinchi navbatda, markaziy asab tizimi va ichki sekretsiya bezlarining faoliyati bilan tartibga solinadi.
Qon osmotik bosimining me'yordan chetga chiqishi og'riqli holatni keltirib chiqaradi. Shunday qilib, u kamayganda, qusish, konvulsiyalar va qorayish kuzatiladi. Osmotik bosimning oshishi shish va yurak faoliyatining buzilishi bilan birga keladi.
Ba'zi hollarda to'qimalarning cheklangan joylarida osmotik bosimning o'zgarishi juda katta bo'lishi mumkin. Shunday qilib, mahalliy yallig'lanish jarayonlarida hujayralardagi oqsil molekulalari kichikroq bo'laklar massasiga bo'linadi va shu bilan ulardagi erigan zarrachalar sonini oshiradi. Atrofdagi to'qimalar va tomirlardan suv bu hujayralarga kirib boradi va ularning hajmini sezilarli darajada oshiradi. Bunday holda, yallig'lanish o'chog'i hududida shish paydo bo'ladi. U kesilgan yoki teshilganida, undan katta bosim ostida yiringli suyuqlik oqib chiqadi.
Osmotik bosimi standart sifatida olingan eritmaning osmotik bosimiga teng bo'lgan eritmalar deyiladiizotonik. Tibbiyotda eritmalarning osmotik bosimi qonning osmotik bosimi bilan taqqoslanadi. Qonga nisbatan izotonik 0,9% (0,15 M) NaCl eritmasi va 4,5-5% glyukoza eritmasi. Ushbu eritmalarda erigan zarrachalarning konsentratsiyasi qon plazmasidagi kabi bo'ladi. Faqatgina farq shundaki, qonda nafaqat NaCl yoki glyukoza, balki bir qator boshqa moddalar ham mavjud. Ularning umumiy kontsentratsiyasi deyiladi osmolyarlik(izotonik kontsentratsiya) va 1 litr qon plazmasida mavjud bo'lgan barcha kinetik faol (ya'ni mustaqil harakatga qodir) zarrachalarning (ularning shakli, hajmi va tabiatidan qat'iy nazar) kimyoviy miqdorini ifodalaydi.
Odamlarda qonning osmolyar konsentratsiyasi 0,287-0,303 mol / l ni tashkil qiladi.
NaCl va glyukozaning izotonik eritmalari ko'pincha deyiladi tuzli eritmalar. Garchi hozirgi vaqtda bu atama ular uchun muvaffaqiyatsiz deb hisoblanadi, chunki To'g'ri aytganda, haqiqiy fiziologik eritma - bu qon plazmasiga imkon qadar yaqin bo'lgan miqdoriy va sifat tarkibidagi eritma.
Qon plazmasidan yuqori osmotik bosimga ega bo'lgan eritmalar deyiladi gipertonik, va past bosimli eritmalar - gipotonik.
Turli xil tibbiy muolajalar paytida, biologik suyuqlikning osmotik bosimi va AOK qilingan eritma o'rtasidagi keskin tafovut tufayli osmotik ziddiyatga olib kelmaslik uchun inson qoniga faqat izotonik eritmalar ko'p miqdorda kiritilishi kerak.
Hujayra gipertonik eritma bilan aloqa qilganda, suv hujayradan membrana orqali atrof muhitga oqib chiqadi. Shu bilan birga, hujayra suvsizlanish tufayli elastikligini yo'qotadi va hajmi kamayadi (qisqaradi). Undagi fizik-kimyoviy jarayonlarning normal kechishi buziladi (25-rasm).
Guruch. 25. Hujayrani mos ravishda gipertonik yoki gipotonik eritmalarga joylashtirish natijasida yuzaga keladigan plazmoliz (a) va lizis (b) jarayonlarining sxematik tasviri.
Bu hodisa deyiladi plazmoliz yoki ekzosmosoma.
Plazmoliz ko'p hollarda qaytariladigan jarayondir. Izotonik eritma ichiga joylashtirilgan plazmolizlangan hujayralar yana shishib, hayotiy funktsiyalarini tiklaydi. Ammo suvsizlanish juda og'ir va uzoq davom etsa, hujayra o'z hayotiyligini yo'qotishi mumkin.
Gipotonik eritma bilan aloqa qilganda, tashqi muhitdan suv hujayra ichiga o'tadi. Natijada u ko'payadi va uning qobig'i yorilishi mumkin. Bu hodisa deyiladilizisyoki endosmosoma(25-rasm).
Agar eritrotsitlar hujayra madaniyati sifatida ishlatilsa, u holda ularning membranalarining yorilishi tufayli tashqi muhit gemoglobin bilan qizil rangga aylanadi. Bunday holda, bu hodisa boshqacha nomlanadi gemoliz(yoki eritrotsitolizi).
Gemoliz - bu umumiy hodisaning alohida holati - sitoliz(turli sabablar ta'sirida hayvon va o'simlik hujayralarining nobud bo'lishi).
Qonda barcha qizil qon hujayralarining membranasini yo'q qilish, agar uning osmotik bosimi 260-300 kPa gacha kamaysa, sodir bo'ladi. Qonning rangi qisman o'zgaradi va xarakterli, "lak" rangini oladi.
Klinik amaliyotda ayrim hollarda nafaqat izotonik, balki gipertonik eritmalardan ham foydalanish mumkin. Masalan, jarrohlikda yiringli yaralarga qo'llash uchun gipertonik NaCl eritmasiga namlangan doka chiziqlar ishlatiladi. Bunday holda, osmos tufayli suyuqlik oqimi yaradan tashqariga doka orqali yo'naltiriladi, bu jarohatni yiring, mikroorganizmlar, parchalanish mahsulotlari va boshqalardan doimiy ravishda tozalashga yordam beradi. (26-rasm).
Guruch. 26. Ta'sirlangan to'qimalarni yiring va parchalanish mahsulotlaridan tozalash uchun gipertonik qoplamalarni qo'llash printsipi
Ko'zning old kamerasida suyuqlik miqdori oshishi tufayli ko'z ichi bosimini pasaytirish uchun glaukoma uchun gipertonik eritmalar tomir ichiga yuboriladi.
Osmos hodisasi Glauber (Na 2 SO 4 · 10H 2 O) va achchiq (MgSO 4 · 7H 2 O) tuzlarining laksatif ta'sirini tushuntiradi.
Ushbu tuzlar qonga yomon singib ketadi va shuning uchun ularning ichakdagi yuqori konsentratsiyasi atrofdagi to'qimalardan suvning intensiv o'tishiga olib keladi va bu laksatif ta'sirga olib keladi.
Ko'pgina bakterial hujayralar yuqori osmotik bosimga ega. Antibiotiklarning ta'siri (masalan, penitsillin) o'sayotgan streptokokklar devorlarining biosintezi jarayonini inhibe qiladi. Ular mo'rt bo'lib qoladi va ichki osmotik bosim ta'sirida osongina yo'q qilinadi.
Shunday qilib, osmotik jarayonlarni tushunish va nazorat qilish, shuningdek, ularning borishiga u yoki bu tarzda ta'sir qilish qobiliyati biologiya va tibbiyotda juda muhimdir.
Mavzu: Suv almashinuvining patofiziologiyasi
(o‘qituvchi - tibbiyot fanlari nomzodi, dotsent Abazova Z.X.)
Suv almashinuvining buzilishi
(digidriya)
haddan tashqari gipogidratatsiya yoki suvsizlanish
(ortiqcha to'planish (suyuqlikning umumiy hajmining pasayishi)
tana suyuqliklari)
Giper- va gipohidratsiya o'z navbatida bo'linadi
Hujayradan tashqari hujayralar jami
Suyuqlikning osmotik bosimini o'zgartirish orqali
giper- va gipogidratatsiya mavjud
Izoosmolyar giperosmolyar gipoosmolyar
Gipogidratatsiya
Bu buzilish shakli tufayli yuzaga keladi
Yoki tanaga suv olishning sezilarli darajada pasayishi,
Yoki ortiqcha yo'qotish holatlarida.
Eksikoz- haddan tashqari suvsizlanish darajasi.
1. Izoosmolyar gipogidratatsiya - Bu suyuqlik va elektrolitlar hajmining mutanosib ravishda pasayishiga asoslangan buzilishning nisbatan kam uchraydigan variantidir. Bu holat odatda sodir bo'ladi o'tkir qon yo'qotishdan keyin darhol, chunki biz plazmani yo'qotamiz va u bilan biz suv va elektrolitlarni ekvivalent nisbatda yo'qotamiz. Ushbu turdagi gipohidratsiya uzoq davom etmaydi va kompensatsion mexanizmlarning kiritilishi tufayli yo'q qilinadi.
2. Gipoosmolyar gipogidratatsiya elektrolitlarga boy suyuqlikni yo'qotish tufayli rivojlanadi, ya'ni. tuzlar suvga qaraganda ko'proq miqdorda yo'qoladi. Qachon sodir bo'ladi:
Buyrak patologiyalari (elektrolitlar filtratsiyasining kuchayishi va reabsorbtsiyaning pasayishi bilan),
Ichak patologiyalari (diareya bilan elektrolitlar yo'qoladi),
Buyrak usti bezlarining patologiyalari (aldosteron ishlab chiqarishning pasayishi bilan buyraklarda natriyning reabsorbtsiyasi pasayadi).
3. Giperosmolyar gipogidratatsiya elektrolitlarda (asollarda) kambag'al bo'lgan tananing suyuqlikni yo'qotishi tufayli rivojlanadi, ya'ni. Suvning asosiy yo'qotilishi mavjud. Bu quyidagi sabablarga ko'ra yuzaga kelishi mumkin:
qusish, poliuriya,
Ko'p terlash,
Uzoq muddatli gipersalivatsiya,
gipofiz bezining patologiyalari (ADH etishmovchiligi bilan - diabet insipidus - buyraklardagi suvning reabsorbtsiyasi buziladi),
Polipnea (nafas olish yo'llari orqali suv yo'qotilishi).
Gipohidratsiyaning patogenezi va oqibatlari:
Suvsizlanish rivojlanishga olib keladi gipovolemiya (qon hajmining pasayishi) va arterial gipotenziya; o'z navbatida sabab bo'ladi qon aylanishining gipoksiyasi. Gipoksiyaning kuchayishi intra- va extravascular rag'batlantirish mikrosirkulyatsiyaning buzilishi. Birinchisi qonning reologik xususiyatlarining sezilarli o'zgarishi bilan bog'liq: uning qalinlashishi, viskozitenin oshishi, bu mikrotomirlarda turg'unlik va loy rivojlanishi uchun sharoit yaratadi. Ikkinchisi hujayralararo suyuqlik tabiatining o'zgarishiga olib keladigan interstitsial bo'shliqning gipogidratatsiyasining natijasidir.
To'qimalarning suvsizlanishi bilan birgalikda rivojlanadigan gipoksiya kuchayishiga olib keladi to'qimalarda metabolizmning disorganizatsiyasi: kuchayadi protein parchalanishi, qondagi azotli asoslar darajasi oshadi (giperazotemiya) asosan ammiak (bir tomondan uning ortiqcha hosil bo'lishi va boshqa tomondan jigar funktsiyasining etishmovchiligi tufayli) va ba'zi hollarda karbamid (buyrak funktsiyasining buzilishi natijasida). Ion tarkibidagi siljishning tabiatiga qarab ham atsidoz(natriy, bikarbonatlar yo'qolishi bilan) yoki alkaloz(kaliy, xlorni yo'qotish bilan).
Haddan tashqari hidratsiya
Bu buzilish shakli tufayli yuzaga keladi
Yoki tanaga ortiqcha suv olish,
Yoki uni olib tashlashning etarli emasligi. Ba'zi hollarda bu ikki omil bir vaqtning o'zida ishlaydi.
1. Izoosmolyar ortiqcha hidratsiya tananing suvga ham, elektrolitlarga ham ekvivalent nisbatda kirganda rivojlanadi. U tanaga kiritilganda ko'payishi mumkin tuz eritmasining ortiqcha miqdori, masalan, natriy xlorid. Bunday holda rivojlanadigan giperhidriya vaqtinchalik va odatda tezda yo'q qilinadi (agar suv almashinuvini tartibga solish tizimi normal ishlayotgan bo'lsa).
2. Gipoosmolyar ortiqcha hidratsiya paydo bo'lishi mumkin
Ko'p miqdorda suv tanaga ichak orqali kiritilganda ("suv zaharlanishi"). Suv zaharlanishining rasmi faqat ortiqcha suvni qayta-qayta kiritishda rivojlanadi.
O'tkir buyrak etishmovchiligida (suv chiqishi buziladi).
Parhon sindromi bilan (qonga ADH ning ko'p miqdorda chiqishi natijasida, buyraklardagi suvning reabsorbtsiyasiga yordam beradi),
Ba'zi hollarda, bu, ayniqsa, bemorda buyrak funktsiyasi etarli emas bo'lsa, masalan, oshqozonni yuvish uchun naycha orqali, hatto oz miqdordagi suyuqlikni kiritish natijasida yuzaga kelishi mumkin.
Gipoosmolyar giperhidratsiya hujayradan tashqari va hujayrali sektorlarda bir vaqtning o'zida hosil bo'ladi, ya'ni. disgidriyaning umumiy shakllariga ishora qiladi. Hujayra ichidagi gipoosmolyar giperhidratsiya yalpi bilan birga keladi ion va kislota-baz muvozanati, hujayra membranasi potentsialining buzilishi. Suv bilan zaharlanish bo'lsa ko'ngil aynishi, takroriy qusish, konvulsiyalar, koma rivojlanishi mumkin.
3. Giperosmolyar ortiqcha hidratsiya majburiy foydalanish holatlarida yuzaga kelishi mumkin dengiz suvi ichimlik suvi sifatida. Ma'lumki, dengiz suvida juda ko'p elektrolitlar (tuzlar) mavjud. Hujayradan tashqari bo'shliqda elektrolitlar darajasining tez o'sishiga olib keladi o'tkir giperosmiya, chunki plazmalemma ortiqcha ionlarning hujayra ichiga kirishiga yo'l qo'ymaydi. Biroq, u suvni ushlab tura olmaydi va hujayra suvining bir qismi interstitsial bo'shliqqa aralashadi. Natijada hujayradan tashqari gipergidratatsiya kuchayadi, ammo giperosmiya darajasi pasayadi. Shu bilan birga, to'qimalarning suvsizlanishi kuzatiladi. Ushbu turdagi buzilish giperosmolyar suvsizlanish bilan bir xil belgilarning rivojlanishi bilan birga keladi (odamni yana sho'r suv ichishga majbur qiladigan og'riqli tashnalik).
Shish
Shish tipik patologik jarayon, bu ekstravaskulyar bo'shliqda suv miqdori ortishi bilan tavsiflanadi. Uning rivojlanishi qon plazmasi va perivaskulyar suyuqlik o'rtasidagi suv almashinuvining buzilishiga asoslangan. Shish - bu tanadagi suv almashinuvining buzilishining keng tarqalgan shakli.
Ba'zi atamalar shishning ayrim shakllariga nisbatan qo'llaniladi, masalan, teri osti to'qimalarining shishishi - anasarca; qorin bo'shlig'ida suyuqlik to'planishi - astsitlar; plevrada - gidrotoraks.
Shish turlari:
Kelib chiqishi bo'yicha: Patogenezi bo'yicha:
1. "turg'un": - gemodinamik,
Yurak ("markaziy"), - onkotik,
Venoz ("periferik"), - osmotik,
limfatik; - membranogen,
2. buyrak: - limfogen.
nefrit,
Nefrotik;
3. yallig'lanishli;
4. kashektik;
5. allergik;
6. endokrin;
7. zaharli;
8. neyrogen;
9. och;
10. jigar.
Shish rivojlanishining patogenetik mexanizmlari:
1. Shish rivojlanishining gemodinamik mexanizmi. Shish kapillyarlarning venoz qismida qon bosimi ortishi tufayli yuzaga keladi. Bu filtrlashda davom etayotgan suyuqlikning reabsorbtsiya miqdorini kamaytiradi.
2. Shish rivojlanishining onkotik mexanizmi.
Shish tufayli rivojlanadi
onkotik bosimning pasayishi (P onk)yokihujayralararo suyuqlikning P onk ko'payishi
qon
qonning gipoonkiyasi sabab bo'ladi mahalliy xarakter , belgilaydi
pasayish darajasi qondagi oqsil va shishning mintaqaviy shakli.
asosan albumin . Hujayralararo suyuqlikning giperonikligi
Gipoproteinemiya sabablari: qachon yuzaga kelishi mumkin:
Proteinni etarli darajada iste'mol qilmaslik - plazma oqsillarining bir qismining harakatlanishi
tanaga (oziqlanish ochligi, patologik o'sish bilan to'qimalar
oshqozon-ichak kasalliklari), qon tomir devorlarining o'tkazuvchanligi,
Albomin sintezining buzilishi (jigar patologiyasi), - ularning davomida hujayralardan oqsillarni chiqarish
Siydik o'zgarishida plazma oqsillarini haddan tashqari yo'qotish,
ba'zi buyrak kasalliklarida (nefroz), orqali - oqsillarning hidrofilligini oshirish
ostida keng hujayralararo bo'shliq bilan shikastlangan teri
kuyadi. ortiqcha H +, Na +, gistamin ta'siri,
serotonin.
Shish rivojlanishining osmotik mexanizmi.
Shish tufayli rivojlanadi
osmotik bosimning pasayishi (P osm)yokihujayralararo suyuqlikning P osm miqdorini oshirish
Qon
Asosan, qon gipoosmiyasi cheklangan xarakter.
bo'lishi mumkin, ammo tez shakllanadigan giperosmiya quyidagi sabablarga ko'ra yuzaga kelishi mumkin:
bunda gomeostazning og'ir buzilishlari a) elektrolitlar va elektrolitlar yuvilishining buzilishi.
Buzilgan taqdirda to'qimalardan metabolitlarning rivojlanishi uchun vaqtni "qoldirmang"
uning ifodalangan shakli. mikrosirkulyatsiya;
b) faol ion tashishni kamaytirish
hujayra membranalari orqali
to'qimalarning gipoksiyasi;
c) hujayralardan ionlarning massiv “oqish”i
ularning o'zgarishi paytida;
d) dissotsiyalanish darajasini oshirish
atsidoz uchun tuzlar.
4. Shish rivojlanishining membranaogen mexanizmi . Tomirlar devorining o'tkazuvchanligi sezilarli darajada oshishi tufayli shish hosil bo'ladi. Uning o'tkazuvchanligini oshirishning asosiy omillari:
a) kapillyar devorlarining haddan tashqari cho'zilishi (masalan, arterial giperemiya bilan);
b) ularning "g'ovakligini" oshirish, ya'ni. o'tkazuvchanlik (ortiqcha gistamin, to'qimalarda serotonin bilan);
v) endoteliy hujayralarining shikastlanishi va ularning yaxlitlanishi (toksinlar, gipoksiya, atsidoz va boshqalar ta'sirida);
d) bazal membrana tuzilishining buzilishi (ferment faollashuvi sharoitida).
Qon tomirlari devorlarining o'tkazuvchanligini oshirish ulardan suyuqlikni chiqarishni osonlashtiradi. Tomir devorlarining o'tkazuvchanligi oshishi bilan qon plazmasi oqsillari to'qimalarga oqib chiqa boshlaydi.
Odatda, bir emas, balki bir nechta yoki hatto sanab o'tilgan mexanizmlarning barchasi shish paydo bo'lishida ishtirok etadi, suv-elektrolitlar almashinuvi buzilganligi sababli ketma-ket yoqiladi.
