Az ozmózis a molekuláris részecskék irányított áramlása egy féligáteresztő membránon keresztül. A biológiában központi szerepet játszik a víz egyensúly sejtekben.
Mi az ozmózis?
Az ozmózis a molekuláris részecskék irányított áramlása egy féligáteresztő membránon keresztül. A biológiában központi szerepet játszik a víz egyensúly sejtekben. Az ozmózis görögül „behatolást” jelent. Az oldószerek, például a víz szelektíven áteresztő membránon keresztül. A membrán csak az oldószert, de az oldott anyagot nem engedi át. Csak egy komponens szelektív diffúziója eredményezi a kémiai potenciál kiegyenlítését a membrán mindkét oldalán. Az ozmózis gyakran előfordul a természetben. Különösen a biológiai membránokban, szelektív tömeg transzfer szükséges a biológiai szállítási folyamatok lejátszódásához. Az aktív, energiát felemésztő szállítási folyamatok azonban itt is biztosítják, hogy a passzívan fejlődő ozmotikus nyomás ne legyen romboló a sejt számára. Míg a normál diffúziós folyamatokban nem lehetséges a visszafordítás, az ozmózis reverzibilis folyamat.
Funkció és feladat
Ozmózisban molekulák oldat vagy tiszta oldószer szelektíven diffundál egy membránon keresztül, amíg a kémiai potenciál kiegyenlítődik a membrán mindkét oldalán. Például a koncentrált oldatot az oldószer másik oldalán addig hígítjuk, amíg a beépített hidrosztatikus nyomás megakadályozza a további diffúziót. molekulák vándorolhatnak a membránon, függetlenül attól, hogy melyik oldalról származnak. Ezek azonban mindig nagyobb valószínűséggel diffundálnak a legnagyobb potenciális különbség irányában. Ha a kémiai potenciál kiegyensúlyozott, ugyanannyi részecske vándorol balról jobbra, mint jobbról balra. Így külsőleg semmi sem változik. A koncentrált oldat kívánt hígítása miatt azonban az egyik oldalon nagyobb mennyiségű folyadék halmozódott fel, amely nagy nyomást (ozmotikus nyomást) eredményezett. Ha a membrán már nem bírja a nyomást, a sejt megsemmisülhet. Az aktív transzportfolyamatok a membránon keresztül biztosítják bizonyos anyagok eltávolítását az energia felhasználásával. Az ozmotikus folyamat szemléletes példája az érett meggy duzzanata, amikor vizet adnak hozzájuk. Ebben a folyamatban a víz áthatol a külsőn bőr a gyümölcsből, míg a cukor nem menekülhet el. A gyümölcs hígítási folyamata addig folytatódik, amíg meg nem reped. A testen belül az ozmotikus és az aktív energiafogyasztó transzportfolyamatok kombinációja biztosítja a zavartalanságot futás biokémiai folyamatok biomembránokkal elválasztott terekben. Így létezhetnek olyan sejtek, amelyek el vannak választva a külső környezettől, de állandó metabolikus cserében vannak. A sejten belül vannak organellák is, ahol különálló reakciók játszódhatnak le. Annak megakadályozása érdekében, hogy az ozmotikus nyomás a biomembránok felszakadásáig növekedjen, molekulák az aktív szállítási folyamatok elűzik. Az emlőssejtekben az NFAT5 fehérje egyre növekszik, amikor az ozmotikus nyomás megnő. Számos ellenmechanizmust biztosít a sejt hipertóniától való megvédésére feszültség (túlnyomás). Ebben a folyamatban a szállítás fehérjék termelődnek, amelyek az energia felhasználásával bizonyos anyagokat csatornáznak ki a sejtből. Többek között olyan vizeletanyagokat, mint pl szőlőcukor és felesleges elektrolitok a vesék választják ki a test ozmotikus nyomásának szabályozására.
Betegségek és betegségek
Az ozmózis fontos szerepet játszik az elektrolit szabályozásában is egyensúly. Az elektrolitok feloldódtak sók és pozitív töltésű fémionokból állnak, mint pl nátrium, kálium, magnéziumvagy kalcium ionok és negatív töltésű anionok, mint pl klorid, hidrogén-karbonát vagy foszfát anionok. Különböző koncentrációban vannak jelen mind a sejt belsejében (intracelluláris), a sejteken kívül (interstitialis), mind a véráramban (intravascularis). A koncentráció a különbségek generálják a sejtmembránok elektromos feszültségét, és különféle folyamatokat indítanak el sejtszinten. Ha a koncentráció a különbségek zavartak, a teljes elektrolit-egyensúly is felborul. A vesék ezt az elektrolit-egyensúlyt különféle mechanizmusok révén szabályozzák, például szomjúságmechanizmusok, hormonális folyamatok vagy vese-hatású peptidek. Súlyos esetekben hasmenés, hányás, vér veszteség vagy veseelégtelenség, a víz és az elektrolit egyensúlya meghibásodhat. Minden elektrolit túl magas vagy túl alacsony koncentrációban lehet jelen. A víz és az elektrolit egyensúlyának zavarai súlyosságuktól függően néha életveszélyesek. Ilyen állapotok például a következők kiszáradás, hiperhidráció, hiper- és hipovolémia (fokozott vagy csökkent vér kötet), hipo- és hipernatrémia, hipo- és hyperkalaemia, valamint hipo- és hiperkalcémia. Ezen állapotok mindegyike intenzív kezelést igényel. Általános szabály, hogy a víz és az elektrolit egyensúly gyorsan egyensúlyba kerül. Ha azonban az aktív transzportfolyamatok és az ozmotikus folyamatok közötti szabályozási mechanizmust megzavarják veseelégtelenség vagy más betegség esetén krónikus elektrolit-egyensúlyhiány léphet fel. Ennek eredményeként ödéma, szív- és érrendszeri betegségek, agyödéma, zavart állapotok vagy görcsrohamok jelentkeznek. A víz és az elektrolit egyensúly és a test biológiai folyamata közötti kapcsolatok olyan összetettek, hogy hasonló tüneteket gyakran megfigyelnek a elektrolit rendellenességek. Ha ezek a tünetek krónikusak, az elektrolit-egyensúly meghatározásának szokásos vizsgálatnak kell lennie.
