Osmoza je usmerjen tok molekularnih delcev skozi polprepustno membrano. V biologiji je osrednjega pomena za regulacijo voda ravnovesje v celicah.
Kaj je osmoza?
Osmoza je usmerjen tok molekularnih delcev skozi polprepustno membrano. V biologiji je osrednjega pomena za regulacijo voda ravnovesje v celicah. Osmoza v grščini pomeni "prodor". Opisan je kot spontani prehod topil, kot npr voda skozi selektivno prepustno membrano. Membrana je prepustna samo za topilo, ne pa tudi za topljeno snov. Selektivna difuzija samo ene komponente povzroči izenačitev kemijskega potenciala na obeh straneh membrane. V naravi se pogosto srečujemo z osmozo. Še posebej v bioloških membranah, selektivno masa prenos je potreben za izvajanje bioloških transportnih procesov. Vendar pa aktivni, energetsko zahtevni transportni procesi tudi tukaj zagotavljajo, da pasivno razvijajoči se osmotski tlak ne uničuje celice. Čeprav v običajnih difuzijskih procesih ni mogoče spremeniti, je osmoza reverzibilen postopek.
Funkcija in naloga
V osmozi, molekule raztopine ali čistega topila selektivno difundira skozi membrano, dokler se kemijski potencial ne uravnoteži na obeh straneh te membrane. Na primer, koncentrirano raztopino na drugi strani razredči topilo, dokler nakopičeni hidrostatični tlak ne prepreči nadaljnje difuzije. Molekule lahko selijo skozi membrano, ne glede na to, s katere strani prihajajo. Vendar pa je vedno bolj verjetno, da se razpršijo v smeri največje potencialne razlike. Ko je kemijski potencial uravnotežen, se enako število delcev seli od leve proti desni kot od desne proti levi. Tako se navzven nič ne spremeni. Zaradi želene razredčitve koncentrirane raztopine pa se je na eni strani nabrala večja količina tekočine, ki je ustvarila visok tlak (osmotski tlak). Če membrana ne more več zdržati pritiska, se celica lahko uniči. Aktivni transportni procesi skozi membrano zagotavljajo, da se nekatere snovi odstranijo s porabo energije. Nazorni primer osmotskega procesa je otekanje zrelih češenj, ko jim dodamo vodo. V tem procesu voda prodre skozi zunanjost koža sadja, medtem ko sladkorja ne more pobegniti. Postopek redčenja v plodu se nadaljuje, dokler ne poči. V telesu kombinacija osmotskih in aktivnih procesov, ki porabljajo energijo, zagotavlja nemoteno delovanje tek biokemijskih procesov v prostorih, ločenih z biomembrano. Tako lahko obstajajo celice, ki so ločene od zunanjega okolja, vendar so z njim v stalni metabolični izmenjavi. V celici so tudi organele, kjer lahko potekajo ločene reakcije. Da preprečite, da bi se osmotski tlak zvišal do točke porušitve biomembrane, molekule so izločeni z aktivnimi transportnimi procesi. V celicah sesalcev se protein NFAT5 vse bolj proizvaja, ko se osmotski tlak poveča. Zagotavlja številne kontra mehanizme za zaščito celice pred hipertoniko stres (nadtlak). V tem procesu prevoz beljakovin proizvedejo se, ki z zapravljanjem energije usmerjajo nekatere snovi iz celice. Med drugim se urinske snovi, kot so glukoze in presežek elektroliti izločajo ledvice za uravnavanje osmotskega tlaka v telesu.
Bolezni in bolezni
Osmoza ima pomembno vlogo tudi pri uravnavanju elektrolita ravnovesje. Elektroliti se raztopijo soli in so sestavljeni iz pozitivno nabitih kovinskih ionov, kot so natrijev, kalij, magnezijevali kalcij ioni in negativno nabiti anioni, kot so klorid, bikarbonat, ali fosfat anioni. Prisotni so v različnih koncentracijah tako znotraj celice (znotrajcelične), zunaj celic (intersticijske) ali znotraj krvnega obtoka (intravaskularne). The koncentracija razlike povzročajo električno napetost na celičnih membranah, kar sproži različne procese na celični ravni. Če je koncentracija razlike so motene, poruši se tudi celotno ravnovesje elektrolitov.Ledvice to ravnovesje elektrolitov uravnavajo z različnimi mehanizmi, kot so mehanizmi žeje, hormonski procesi ali ledvice-delujoči peptidi. V primerih hudih driska, bruhanje, kri izguba oz odpoved ledvic, lahko pride do motenj ravnovesja vode in elektrolitov. Vsak elektrolit je lahko prisoten v previsokih ali prenizkih koncentracijah. Motnje v ravnovesju vode in elektrolitov so včasih življenjsko nevarne, odvisno od njihove resnosti. Primeri takih pogojev vključujejo dehidracija, hiperhidracija, hiper- in hipovolemija (povečana ali zmanjšana kri Obseg), hipo- in hipernatremija, hipo- in hiperkaliemijain hipo- in hiperkalciemija. Vsako od teh stanj zahteva intenzivno zdravljenje. Praviloma se ravnovesje vode in elektrolitov hitro uravnoteži. Če pa moti regulativni mehanizem med aktivnimi transportnimi procesi in osmotskimi procesi ledvična insuficienca ali druge bolezni, lahko pride do kroničnih elektrolitskih neravnovesij. Posledično se pojavijo edemi, bolezni srca in ožilja, možganski edemi, zmedenost ali napadi. Medsebojne povezave ravnovesja vode in elektrolitov z biološkimi procesi v telesu so tako zapletene, da podobne simptome pogosto opazimo pri vseh oblikah motnje elektrolitov. Določitev ravnovesja elektrolitov bi morala biti standardna preiskava, kadar so ti simptomi kronični.
