Осмотическое давление растворов и биологических жидкостей

Осмотическое давление растворов как кинетическая энергия растворенного вещества проявляется только при наличии между двумя растворами различной концентра­ции полупроницаемой мембраны (проницаемой для ра­створителя и не проницаемой для растворенного веще­ства). В этих условиях молекулы растворителя прони­кают через полупроницаемую мембрану из раствора с низкой концентрацией в раствор с высокой концентра­цией для установления осмотического равновесия (явле­ние осмоса).

Силу, вызывающую осмос и отнесенную к единице поверхности мембраны, признают как осмотическое дав­ление (А. П. Митрофанов, С. Е. Северин, 1948). Иначе говоря, развившееся в результате осмоса из­быточное давление, при котором устанавливается осмо­тическое равновесие, называется осмотическим давле­нием (М. И. Равич-Щербо, Г. А. Анненков, 1964). Д. Бриггс (1956) определяет осмотическое давление как «механическое давление, которое в точности равно по величине и противоположно по знаку давлению ра­створителя в обеих фазах». По В. Бладергрену (1951) и А. Гизе (1959), осмоти­ческое давление вызывается не действием растворенного вещества, а действием растворителя, проходящего через полупроницаемую мембрану для выравнивания концен­трации растворов по обе стороны ее.

Хотя мы и говорим об осмотическом давлении раство­ра, но раствор как таковой ничем не проявляет своего давления и не в состоянии оказывать какое-либо давле­ние. Осмотическое давление проявляется только при на­личии полупроницаемой мембраны и концентрационного градиента между растворами. В. Бладергрен справедли­во подмечает: если исходить из общего положения о том, что в растворенном виде вещество ведет себя подобно газу и в одном литре одномолярного раствора неэлек­тролита молекулы вещества «ударяются» о стенки сосу­да с силой, равной 22,4 атмосферы, то сосуд должен разорваться.

Живые системы, как известно, являются многомемб-ранными системами (Г. М. Франк, 1963; Б. Н. Тарусов, 1960; Ю. А. Кригер, 1962, и др.)- Если ранее было изве­стно множество клеточных и тканевых барьеров, то в настоящее время изучение субмикроскопических клеточ­ных структур показало наличие множества мембранных структур в самой протоплазме клеток и в различных внутриклеточных включениях. Внутриклеточные субми­кроскопические мембранные структуры, сильно развет­вленные поверхности раздела фаз построены из макро­молекул и способны пропускать, удерживать или пере­гонять вещества.

Таким образом, в биосистемах — от простых до самых сложных — имеются макро-, микро- и субмикроскопиче­ские мембранные структуры и различные градиенты (ионный, концентрационный, электрохимический), обес­печивающие направленный ток жидкостей и веществ и поддерживающие постоянство осмотического давления внеклеточных и внутриклеточных жидкостей.

Основные законы осмотического давления для раз­личных растворов приведены и проанализированы в большинстве руководств по физической, коллоидной и биофизической химии.

В биологических жидкостях, представляющих собой сложные ионно-молекулярно-коллоидно-дисперсные ра­створы, осмотическое давление зависит от суммарной концентрации ионов, молекул и коллоидных частиц — от так называемой осмотической концентрации. Теоретически и экспериментально было показано, что в биосисте­мах нередко наблюдаются сложные и неожиданные осмотические явления (перенос воды против осмотиче­ских сил, аномальный осмос), объяснить которые значи­тельно сложнее, чем процессы, происходящие в простей­шем осмометре. Эти явления обусловлены сложностью состава биологических жидкостей и структуры мембран.

Среди косвенных методов определения осмотического давления растворов для биологических жидкостей наи­более прост, надежен и чаще применим криоскопический, основанный на способности осмотически активных ве­ществ понижать точку замерзания раствора пропорцио­нально величине его осмотического давления. Осмотиче­ское давление жидкостей измеряют по отношению к чистому растворителю. Поскольку в биосистемах уни­версальным растворителем является вода, то температу­ра замерзания водного раствора какого-либо вещества или биологической жидкости всегда ниже точки замер­зания чистой воды, т. е. ниже 0° по Цельсию.

Найдено, что в растворе, содержащем 1 моль веще­ства в 1 литре воды, криоскопическая точка равна -1,86°, осмотическое давление — 22,4 атмосферы. При понижении температуры замерзания на 0,001° осмотиче­ское давление изменяется на 0,012 атм., или на 9,1 мм Hg

Для характеристики осмотических свойств биологи­ческих жидкостей часто ограничиваются только опреде­лением криоскопической точки, не вычисляя самой величины осмотического давления. В таблицах 1 и 2 приведена депрессия некоторых био­логических жидкостей, а также депрессия крови у ряда животных.

В последние годы осмотическое давление биологиче­ских жидкостей чаще выражают в электрохимических единицах — миллиосмолях на 1 литр растворителя -1 моем/л. Один осмоль (или 1000 миллиосмолей) выра­жает давление, вызываемое 1 граммгмолекулой, и соот­ветствует осмотическому давлению 22,4 атм. (А = — 1,86°).

Поделитесь в социальных сетях:

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *