Osmóza je riadený tok molekulárnych častíc cez semipermeabilnú membránu. V biológii je ústredným bodom regulácie voda vyvážiť v bunkách.
Čo je to osmóza?
Osmóza je riadený tok molekulárnych častíc cez semipermeabilnú membránu. V biológii je ústredným bodom regulácie voda vyvážiť v bunkách. Osmóza znamená v gréčtine „penetrácia“. Je opísaný ako spontánny prechod pre rozpúšťadlá ako napr voda cez selektívne priepustnú membránu. Membrána je priepustná iba pre rozpúšťadlo, ale nie pre rozpustenú látku. Selektívna difúzia iba jednej zložky vedie k vyrovnaniu chemického potenciálu na oboch stranách membrány. S osmózou sa v prírode často stretávame. Najmä v biologických membránach, selektívne hmota prenos je nevyhnutný pre uskutočnenie biologických transportných procesov. Aktívne, energeticky náročné transportné procesy tu však tiež zabezpečujú, aby pasívne sa rozvíjajúci osmotický tlak nebol pre bunku deštruktívny. Aj keď v normálnych difúznych procesoch nie je možný žiadny reverz, osmóza je reverzibilný proces.
Funkcia a úloha
Pri osmóze molekuly roztoku alebo čistého rozpúšťadla selektívne difunduje cez membránu, kým sa nevyváži chemický potenciál na oboch stranách tejto membrány. Napríklad sa koncentrovaný roztok zriedi na druhej strane rozpúšťadlom, kým zvýšený hydrostatický tlak nezabráni ďalšej difúzii. molekuly môžu migrovať cez membránu bez ohľadu na to, z ktorej strany pochádzajú. Vždy je však pravdepodobnejšie, že sa rozptýlia v smere najväčšieho potenciálneho rozdielu. Keď je chemický potenciál vyvážený, rovnaký počet častíc migruje zľava doprava ako sprava doľava. Navonok sa teda nič nemení. Avšak v dôsledku požadovaného zriedenia koncentrovaného roztoku sa na jednej strane nahromadilo väčšie množstvo kvapaliny, ktorá vytvorila vysoký tlak (osmotický tlak). Ak membrána už nedokáže odolávať tlaku, môže sa bunka zničiť. Aktívne transportné procesy cez membránu zaisťujú, že určité látky sú odstránené s výdajom energie. Názorným príkladom osmotického procesu je napučanie zrelých čerešní, keď sa k nim pridá voda. Pri tomto procese voda preniká cez vonkajšiu časť koža ovocia, zatiaľ čo cukor nemôže uniknúť. Proces riedenia v ovocí pokračuje, až kým praskne. V tele zaisťuje hladký priebeh kombinácia osmotických a aktívnych energeticky náročných transportných procesov bezat biochemických procesov v priestoroch oddelených biomembránami. Môžu teda existovať bunky, ktoré sú oddelené od vonkajšieho prostredia, ale sú s ním v neustálej metabolickej výmene. V bunke existujú aj organely, kde môžu prebiehať samostatné reakcie. Aby sa zabránilo zvýšeniu osmotického tlaku až do bodu pretrhnutia biomembrán, molekuly sú vylúčené aktívnymi transportnými procesmi. V bunkách cicavcov sa proteín NFAT5 produkuje čoraz viac, keď sa zvyšuje osmotický tlak. Poskytuje množstvo mechanizmov počítadla na ochranu bunky pred hypertonikou stres (pretlak). V tomto procese doprava proteíny sa vyrábajú, ktoré pri výdaji energie usmerňujú určité látky z bunky. Okrem iného močové látky ako napr glukóza a prebytok elektrolyty sa vylučujú obličkami, aby regulovali osmotický tlak v tele.
Choroby a choroby
Osmóza tiež hrá dôležitú úlohu pri regulácii elektrolytu vyvážiť. Elektrolyty sú rozpustené soli a pozostávajú z kladne nabitých iónov kovov, ako sú napr sodík, draslík, magnézium, Alebo vápnik ióny a negatívne nabité anióny ako napr chlorid, hydrogenuhličitan alebo fosfát anióny. Sú prítomné v rôznych koncentráciách vo vnútri bunky (intracelulárne), mimo buniek (intersticiálne) alebo vo vnútri krvného obehu (intravaskulárne). The koncentrácie rozdiely generujú elektrické napätie na bunkových membránach a spúšťajú tak rôzne procesy na bunkovej úrovni. Ak koncentrácie rozdiely sú narušené, je narušená aj celá rovnováha elektrolytov. Obličky túto rovnováhu elektrolytov regulujú pomocou rôznych mechanizmov, ako sú mechanizmy smädu, hormonálne procesy alebo obličkapôsobiace peptidy. V prípadoch ťažkých hnačka, zvracanie, krv strata alebo zlyhanie obličiekmôže byť narušená rovnováha vody a elektrolytov. Každý elektrolyt môže byť prítomný v príliš vysokých alebo príliš nízkych koncentráciách. Poruchy rovnováhy vody a elektrolytov sú niekedy životu nebezpečné v závislosti od ich závažnosti. Príklady takýchto stavov zahŕňajú dehydratácia, hyperhydratácia, hyper- a hypovolémia (zvýšené alebo znížené) krv objem), hypo- a hypernatriémia, hypo- a hyperkaliémiaa hypo- a hyperkalcémia. Každá z týchto stavov vyžaduje intenzívnu liečbu. Spravidla sa rovnováha vody a elektrolytov rýchlo vyváži. Ak je však regulačný mechanizmus medzi aktívnymi transportnými procesmi a osmotickými procesmi narušený renálna insuficiencia alebo iné ochorenie, môže sa vyskytnúť chronická nerovnováha elektrolytov. V dôsledku toho sa objavia opuchy, srdcovo-cievne ochorenia, mozgové opuchy, stavy zmätenosti alebo záchvaty. Vzťahy rovnováhy vody a elektrolytov s biologickými procesmi v tele sú také zložité, že podobné príznaky sa často pozorujú u všetkých foriem poruchy elektrolytov. Ak sú tieto príznaky chronické, malo by byť štandardným vyšetrením stanovenie rovnováhy elektrolytov.
