Виды растворов
3
РАСТВОРЫ
Растворы однородные смеси двух или большого числа веществ (компонентов), которые равномерно распределены в виде отдельных атомов, ионов, молекул.
Различают истинные, коллоидные растворы и суспензии.
Истинные растворы характеризуются прозрачностью, имеют малые размеры растворённых частиц, легко проходят через биологические мембраны. В зависимости от концентрации солей существует три типа растворов: изотонические; гипертонические; гипотонические;
1. И з о т о н и ч е с к и е р а с т в о р ы имеют одинаковую концентрацию солей, как и в плазме крови, и такое же осмотическое давление.
К ним относят растворы, имеющие концентрацию солей 0,9%.
Одним
из таких растворов является физиологический
раствор — это
раствор хлорида
натрия — NaCl 0,9%. В таком растворе в клетку и из клетки
молекулы воды будут перемещаться в
равном количестве в обе стороны.
С кл = С раствор С – концентрация солей
Н2 0
В этом растворе клетка сохраняет все жизненно важные функции, осуществляя процессы дыхания, размножения, обмена веществ.
Применение физиологического раствора.
Вводят физраствор через рот, внутривенно, внутримышечно, подкожно, в прямую кишку:
при некоторых заболеваниях – тяжелые длительные поносы, холера, неукротимая рвота, обширные ожоги хлорид натрия выделяется из организма в больших количествах, чем обычно. Также его много теряется с потом при работе в горячих цехах. В таких случаях в организме возникает его недостаточность, что сопровождается развитием ряда болезненных явлений: спазмы, судороги, нарушения кровообращения, угнетение ЦНС;
при интоксикациях, кровопотерях, обезвоживании, высокой температуре
для промывания глаз, носовой полости.
натрий хлористый является составной частью растворов применяющихся в качестве кровозамещающих (плазмозамещающих) жидкостей.
2. Г
и п е р т о н и ч е с к и й р а с т в о р
К ним относятся растворы, содержащие более 0,9% солей. Если клетку поместить в такой раствор, то вода из клетки поступает в окружающую среду, при этом падает в клетке тургорное (осмотическое) давление, содержимое клетки сжимается, она теряет форму, происходит обезвоживание. Это явление называется — плазмолиз
. С кл < С раствор
Н2 0
Явление
плазмолиза обратимое, если поместить
клетку в гипотонический раствор, то в
таком растворе она восстановит объем
и форму Н
Применяют гипертонический раствор для:
полосканий горла, для ванн, обтираний;
назначают при запорах для опорожнения кишечника.
в виде компрессов и примочек применяются при лечении гнойных ран, раны очищаются от гноя;
2 – 5% растворы используют для промывания желудка при отравлении нитратом серебра;
внутривенно используют при отёке лёгких и внутренних кровотечениях.
3. Г и п о т о н и ч е с к и й р а с т в о р, это раствор, имеющий меньшую концентрацию солей, чем в плазме крови. К ним относят ди — бидистиллированную воду, талую воду ледников. Если клетку поместить в гипотонический раствор, то в нее из раствора будет поступать вода, осмотическое давление возрастает, клетка набухает. Это явление получило название – деплазмолиз.
С кл > С раствор
Н2 0
Животные
клетки, в таком растворе быстро разрушаются
т.к. мембрана не выдерживает высокого
осмотического давления и разрывается.
Растительные клетки в таком растворе обычно только набухают, т.к. имеют кроме цитоплазматической мембраны плотную клеточную стенку – целлюлозную оболочку. Но, если растительные клетки длительно находятся в гипотоническом растворе, то и они разрушаются.
Применяют гипотонические растворы в качестве растворителей для водорастворимых лекарственных препаратов. Путём пиноцитоза в клетки поступают питательные вещества из кровяного русла, гормоны, ферменты, лекарственные вещества.
а) клетки листа элодеи б) плазмолиз в клетках листа элодеи (в 10% растворе хлорида натрия)
Суспензии,
или взвеси,—
мутные жидкости, частицы которых размером
более 0,2 мкм. При отстаивании взвешенные
частицы оседают.
Коллоидные растворы. Если частицы имеют промежуточные размеры от 0,1 до 0,001 мкм, т. е. слишком велики, чтобы образовать истинный раствор, но и слишком малы, чтобы выпасть в осадок, возникает коллоидный раствор (греч. со11а— клей). Поскольку диаметр белковых молекул превышает 0,001 мкм, белки образуют коллоидные растворы и вся протоплазма представляет собой коллоид. В коллоидных растворах на поверхностях частиц создаются огромные суммарные площади
Молекулы воды, водородными связями прочно соединены с молекулами белков. Мельчайшие частицы веществ, окружённых молекулами воды, образуют коллоидные растворы – это цитоплазма, кариоплазма, межклеточные жидкости. В коллоидном растворе различают непрерывную фазу – дисперсионную среду (вода) и коллоидные частицы – дисперсную фазу. Коллоидной частицей протоплазмы чаще всего являются молекулы белка, т.к. их размеры соответствуют размерам коллоидных частиц.
Вокруг белка в
коллоидном растворе образуются водные или с
о л ь в а т н ы е (от лат.
solvare
— распускать) оболочки. Сольватная
связанная вода прочно удерживается коллоидными
частицами белков. Молекулы воды, создавая
оболочки вокруг белков, препятствуют
образованию крупных частиц. Такое
состояние называется д
и с п е р с н ы м (рассеянным, раздробленным).
Дисперсность
(степень раздробленности) обратно
пропорциональна размерам коллоидных
частиц
d = , где d— дисперсность, r – размер коллоидной частицы.
Коллоидные частицы как бы взвешены в дисперсионной среде, где создаётся огромная поверхность, на которой происходит оседание, адсорбция веществ поступающих в клетку и течение разнообразных биохимических реакций.
Коллоидные растворы бывают в двух состояниях: в виде золя (растворённый) и геля (студень, более вязкий).
Гели дисперсные
системы.
В состоянии гель вытянутые
белковые молекулы, соприкасаясь,
друг с другом образуют остов
из сетки,
заполненный жидкостью.
Золи коллоидные р-ры с частицами, которые свободно перемещаются. Когда белковые молекулы (коллоидные частицы) расходятся, коллоид переходит в золь.
Эти процессы обратимы и в клетке совершаются непрерывно. При сокращении мышцы золь быстро переходит в гель и наоборот. При образовании псевдоподий у амёбы наблюдается переход геля в золь.
Такой переход из одного состояния в другое можно наблюдать на растворе желатина, который при нагревании — жидкий (золь), а при остывании становится студнеобразным (гель).
Коллоидное состояние определяет вязкость. Вязкость повышается, а дисперсность уменьшается, например, при повреждении клеток, размеры коллоидных частиц укрупняются, за счёт набухания и их агрегации.
ФИЗИКО—ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПРОТОПЛАЗМЫ
ПОНЯТИЕ О ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМАХ, КОЛЛОИДНОЕ И КРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОТОПЛАЗМЫ
Протоплазма
характеризуется рядом физико-химических
свойств.
Это обусловлено тем, что она
представляет собой сложное соединение
коллоидных растворов белка и других
органических веществ с истинными
растворами солей и ряда неорганических
соединений. Протоплазма представляет
собой устойчивый гидрофильный коллоид.
Коллоидным состоянием протоплазмы
обусловлена ее вязкость. У большинства
клеток консистенция цитоплазматического
матрикса превышает вязкость воды не
более чем в 5—10 раз, но в ряде случаев
может быть значительно выше. Вязкость
протоплазмы зависит от обменных процессов
в клетках. Так, она повышается при
повреждении клетки, а в яйцеклетках —
после оплодотворения. Во время деления
клетки обнаруживается ритмичное
изменение вязкости протоплазмы. Вязкость
крови меняется в зависимости от
физиологического и патологического
состояния организма.
Раньше
единственным физическим состоянием
протоплазмы считалось коллоидное. Но
в последнее время обнаружено, что ряд
клеточных структур представляют
собой жидкие кристаллы. Жидкие кристаллы
в отличие от настоящих, имеющих правильное
чередование, Составляющих их молекул
в трех измерениях обладают упорядоченностью
лишь в двух измерениях.
Жидкие, кристаллы
занимают промежуточное положение между
жидкостями и кристаллами. С одной
стороны, они как жидкости обладают
текучестью, могут сливаться друг с
другом, с другой — подобно кристаллам,
отличаются анизотропией, т. е. их
прочность, электропроводность и ряд
других свойств неодинаковы в разных
направлениях. Особенности жидких
кристаллов важны для понимания ряда
процессов жизнедеятельности: у них
иногда проявляется способность к
движению, они нередко делятся почкованием.
По-видимому, жидкокристаллическое
состояние ряда клеточных структур
обеспечивает их большую лабильность
(подвижность, изменчивость).
Большой способностью к образованию жидких кристаллов обладают липиды. Жидкокристаллическая структура обнаружена в сперматозоидах, эритроцитах, клетках нервной системы и нервных волокон, палочках и колбочках сетчатки глаза.
Как промывать нос? Выбираем подходящий раствор и нужную форму насадки | БелТА Плюс
Фото из открытых интернет-источников
Для промывания носа обычно используют физиологический (без дополнительных эффектов) соляной раствор.
Казалось бы, что сложного? Но и здесь есть нюансы. Как провести процедуру правильно и при чем тут уши, в эфире «Беларусь 1» рассказала врач-отоларинголог Мария Зайцева.Какие есть растворы для промывания?
В зависимости от концентрации солей растворы делятся на гипотонические, изотонические и гипертонические.
Самые распространенные – изотонические, например, всеми любимый и всем доступный физраствор. Он никак не «перекликается» с кровью: в растворе 9-процентный натрий хлор, в слизистой – такая же концентрация солей. Жидкость механически смывает слизь, аллергены, грязь.
Гипотонический раствор имеет слабую концентрацию соли. Он будет впитываться в слизистую и увлажнять ее, поэтому не поможет, если нос «течет» и отекает. Зато будет как раз к месту, если нос сухой и покрыт корками.
Гипертонический раствор с большой солевой концентрацией будет вытягивать воду из слизистой. Это мастхэв, чтобы убрать сильный отек. Особенно подходит для беременных, которым запрещены сосудосуживающие капли.
Форма флакона тоже имеет значение
Полки в аптеках уставлены флаконами с разными насадками. Какая нужна? Выбор зависит от возраста того, кто заболел.
Если ребенок маленький, до полутора лет, ни в коем случае нельзя использовать солевые растворы виде спрея. Любое попадание взвеси раствора может спровоцировать сильнейший удушающий кашель (ларингоспазм). В таком возрасте лучше подойдут обычные капли из пипетки. Можно использовать смоченный в растворе жгутик или ватную палочку, но аккуратно, чтобы не повредить слизистую.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Как правильно сморкаться? Врач рассказала, какие ошибки совершает большинство
Детки не умеют сморкаться, поэтому родители используют аспиратор, механический или ручной. Бывают аспираторы, которые условно называются «нос – рот».
Это трубочка, один конец которой помещается в ноздрю ребенка, второй – в рот мамы, и она пытается вытянуть выделения. По наблюдению врача, механический аспиратор вибрацией и шумом может напугать ребенка, поэтому «нос – рот» считается самым надежным.
Взрослые люди иногда промывают нос обычным шприцем или даже целой системой для переливаний. Кто-то использует специально предназначенные лейки или баллоны, которые промывают под напором. Все это хорошие средства, если уметь ими правильно пользоваться. Нос и ухо соединены слуховой трубой: если промывать неаккуратно, можно залить раствор себе в ухо.
А вот этого лучше не делать
Если часто пользоваться сосудосуживающими каплями, развивается медикаментозный ринит. Проблема такая частая, что входит в топ-5 вопросов современной лор-практики – препараты доступные, дешевые и продаются без рецепта. Чтобы избежать последствий, строго следуйте инструкции: использовать капли можно 3-5 дней, не больше.
| Подготовила Анна ЛИСИЦА по материалу «Беларусь 1».
| Фото из открытых интернет-источников.
ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ
Перекрестная аллергия: причины возникновения, рекомендации аллерголога
Коронавирус у ребёнка: как заметить и что делать? Спросили у главврача детской больницы
Почему шумит в ушах: отиты, травмы, гипертония, подъем на высоту
Что означает гипотонический, изотонический и гипертонический?
Звучит просто. Когда вы тренируетесь, вы потеете. Выполняя интенсивные или продолжительные упражнения, вы потеете больше¹. Пот состоит из воды и электролитов, таких как соль, поэтому во время тренировки ваше тело постепенно истощает запасы этих веществ. Таким образом, спортивный напиток, приготовленный из воды и электролитов, был бы выгодным решением для поддержания работоспособности и быстрой гидратации².
С 1980-х годов спортсмены были готовы опережать жажду, используя специально разработанные формулы, которые с тех пор процветают на рынке, обусловленном огромной важностью восполнения жидкости. Прошли годы, и индустрия спортивных напитков может многое предложить, но важно понимать три различных типа доступных спортивных энергетических напитков: гипотонические, изотонические и гипертонические.
Основное различие между гипотоническими, изотоническими и гипертоническими растворами заключается в том, что изотонические растворы представляют собой растворы с одинаковым осмотическим давлением, в то время как гипотонические растворы представляют собой растворы с более низким осмотическим давлением, а гипертонические растворы представляют собой растворы с высоким осмотическим давлением.
Для понимания основных различий необходимо краткое объяснение тональности³. Проще говоря, тонус напитка измеряет концентрацию сахара и солей по сравнению с их концентрацией в организме человека, главным образом в крови.
Гипотонический раствор имеет низкий тонус. Он имеет более низкую концентрацию растворенных солей и сахаров, чем кровь, и поэтому всасывается с большей скоростью⁴.
Когда раствор, в данном случае вода, имеет более низкий концентрат соли и сахара, чем концентрация клетки, например эритроцита, осмотическое давление ниже — осмотическое давление — это давление, которое необходимо приложить, чтобы избегайте этого движения растворенного вещества через полупроницаемую мембрану (биологическую или синтетическую мембрану, которая позволяет молекулам и ионам проходить). Это движение часто называют осмотическим потоком.
Результатом вышеизложенного является чистое перемещение воды в клетку, вызывающее ее набухание и, в конечном счете, разрыв (плазмолиз). Этот своего рода взрыв пытается сделать концентрацию растворов внутри и снаружи клетки одинаковой. В этом случае осмотическое давление, которое необходимо приложить, чтобы остановить движение, меньше — движение легче и с большей скоростью.
Необходимость этого чистого движения состоит в том, чтобы выполнить состояние равновесия; каждая система, в данном случае человеческое тело, требует баланса для обеспечения оптимального функционирования.
Традиционно соль и сахар служат для сохранения продуктов, уничтожая микроорганизмы, способствующие порче продуктов; но если посмотреть на гипотонический раствор и его более низкую концентрацию соли и сахара, этот тип раствора не способствует сохранению пищи.
Заключение: гипотонический раствор способствует осмотическому потоку в клетку с низким осмотическим давлением.
Что такое гипертонус?Гипертонический раствор имеет высокий тонус. Он имеет более высокую концентрацию растворенных веществ соли и сахара, чем кровь⁵.
По сравнению с гипотоническим раствором, гипертонический раствор рассматривает восстановление баланса концентрации клетки с окружающей средой. В этом случае осмотическое давление выше из-за более высокой концентрации растворенного вещества, что позволяет растворенным веществам перемещаться по градиенту концентрации (от высокой концентрации к низкой концентрации).
Когда раствор является гипертоническим, это может вызвать сморщивание и сморщивание клеток в результате чистого движения из клетки через полупроницаемую мембрану.
Гипертонические растворы используются для сохранения пищевых продуктов из-за более высокой концентрации в них соли и сахара⁶. Например, рыбу часто вымачивают или упаковывают в гипертонический раствор для уничтожения микробов, которые могут содержаться в среде, в которой содержится рыба. Это связано с тем, что микробные клетки содержат большее количество воды, чем растворенные вещества, по сравнению с содержанием воды в клетках. гипертонический раствор. Недостаток воды заставляет клетки сжиматься, что в конечном итоге приводит к гибели микробов.
Заключение: гипертонический раствор способствует осмотическому потоку из клетки.
Что такое изотонический? Изотонический раствор – это раствор, который содержит воду и растворенные вещества одинаковой концентрации, например соль⁷.
Если концентрация растворенных веществ одинакова между внутренней частью клетки и окружающей средой, не будет чистого притока или потери воды из клетки. Такая ситуация называется изотонической.
Из-за одинаковой концентрации растворенных веществ такие изотонические растворы непригодны для сохранения пищевых продуктов.
Заключение: изотонический раствор способствует нет осмотическому потоку (из-за того, что имеет одинаковое осмотическое давление).
Спортивные напиткиСпортивные напитки, также известные как электролитные напитки, помогают спортсменам пополнять запасы воды, электролитов и энергии до, во время и после тренировки.
Основными компонентами спортивных напитков являются вода, углеводы и электролиты⁸. Каждый из них играет свою роль в индивидуальной производительности, восстановлении и общей гидратации. В то время как вода подходит для непродолжительных или умеренных нагрузок, например, в тренажерном зале, сочетание воды и электролитов, содержащихся в спортивном напитке, может помочь человеку заменить и восполнить то, что обычно теряется при потоотделении — вода и электролиты — и поэтому лучше подходит для людей, выполняющих более высокие уровни подготовки, физической подготовки и нагрузки.
Давайте подробнее рассмотрим, как гипотонические, изотонические и гипертонические растворы применяются к спортивным напиткам.
Как действуют гипотонические спортивные напитки?Проще говоря, жидкости в гипотоническом спортивном напитке обычно быстрее всасываются в кровоток из-за более низкой концентрации растворенных веществ и нулевого количества углеводов на единицу объема.
Гипотонический спортивный напиток работает следующим образом: когда вода течет из области с более низкой концентрацией растворенных веществ, например в кишечнике, в область с более высокой концентрацией, например в кровь, поток осмоса происходит быстрее и легче, что впоследствии способствует более быстрой гидратации.
Таким образом, гипотонические напитки лучше всего подходят для быстрой гидратации⁹ , а не для получения большого количества энергии.
Как действуют гипертонические спортивные напитки? Гипертонические спортивные напитки, содержащие большое количество углеводов, более концентрированы, чем ваша кровь.
Это лучший вариант для тех, кто ищет напиток для поддержки высокоинтенсивных занятий.
Когда гипертонический раствор попадает в ваш кишечник, организму необходимо вытянуть воду из кровотока, чтобы разбавить растворенные вещества, чтобы поглощать питательные вещества обратно в стенку кишечника, чтобы затем дать вам необходимую энергию.
Гипертонические напитки лучше всего подходят для максимально быстрого поступления калорий в организм.
Как действуют изотонические спортивные напитки?Большинство традиционных спортивных напитков относятся к категории изотонических — они дают разумное количество энергии и довольно быстро очищают кишечник. Обычно они содержат в 1,5–2 раза больше углеводов, чем гипотонические спортивные напитки, и поэтому могут вести себя так же, как гипертонические напитки, но их часто предпочитают в виде «разбавленной» версии.
Изотонические напитки лучше всего подходят для кратковременных тренировок с целью получения энергии.
От личных предпочтений до типа упражнений или деятельности, которую вы выполняете, существует множество факторов, которые следует учитывать при выборе подходящего спортивного напитка.
Тип деятельности
Вид спорта или тренировки будет играть роль в выборе спортивного напитка. Например, когда вы планируете легкую пробежку, вы можете выбрать напиток, который можно употреблять как до, так и после тренировки, в то время как для более интенсивного вида спорта больше подойдет напиток, обеспечивающий оптимальную энергию.
Личные предпочтения
Вкус так же важен, как натуральные ингредиенты, шипучесть и даже добавленный кофеин. Держите тренировку или тренировку одинаковой, просто поменяйте местами напитки. Не беспокойтесь о том, чтобы персонализировать свой напиток и бутылку для вашего любимого вида спорта.
Погода
Когда тепло или даже жарко, вы вспотеете.
Таким образом, вы можете обменять высокую энергию на вариант, богатый электролитами, чтобы быстро восполнить то, что вы потеряете из-за потоотделения.
Правильно приготовленный спортивный напиток играет важную роль в тренировках и спортивных результатах¹⁰, но при выборе правильного спортивного напитка важно определить, что вам нужно и что вы хотите от него. Это энергия, увлажнение или и то, и другое? Определения «гипотонический», «изотонический» и «гипертонический» можно использовать в качестве эталона для понимания спортивных напитков, но будьте готовы к экспериментам на основе таких факторов, как активность, производительность, продолжительность тренировок и уровень потоотделения.
¹ Дэвид С. Роулендс, Бриджит Хани Копечны и Клэр Э. Баденхорст (2002) «Увлажняющее действие гипертонических, изотонических и гипотонических спортивных напитков и воды на центральную гидратацию во время непрерывных упражнений: систематический метаанализ и перспектива».
‘, Sports Med , том 52, страницы 349-375.
² Р.Дж. Maughan (1998) «Спортивный напиток как функциональная пища: составы для успешной работы», Proceedings of the Nutrition Society , Volume 57, Pages 15-23
³ Предраг Вуйович, Майкл Чирилло и Ди У. Сильверторн (2018) «Обучение осмосу: подход к обучению осмолярности и тонусу», Достижения в области физиологического образования .
⁴ А.Б. Лемми, Р.Г. Эстон, С.К. Молони и Дж.В. Йоманс (2000) «Влияние состояния гидратации и метода регидратации на анализ биоэлектрического импеданса», Южноафриканский журнал спортивной медицины , том 7, выпуск 1, страницы 8-12.
⁵ Приксит Гулериа, Парвин Чанд, Амит Кошик и Сапна Дхаван (2018 г.) «Роль питательных веществ и спортивных напитков в спортивных результатах: обзор», Международный журнал физиологии, питания и физического воспитания , том 3, выпуск 1, страницы: 184-189.
⁶ Надя Башир, Моника Суд и Джули Д. Бандрал (2020) «Сохранение пищевых продуктов путем осмотической дегидратации — обзор», Обзор химических наук и письма , том 9, выпуск 34, страницы 337–341.
⁷ Приксит Гулериа, Парвин Чанд, Амит Кошик и Сапна Дхаван (2018 г.) «Роль питательных веществ и спортивных напитков в спортивных результатах: обзор», Международный журнал физиологии, питания и физического воспитания , Том 3, Выпуск 1, Страницы: 184-189.
⁸ Приксит Гулерия, Парвин Чанд, Амит Кошик и Сапна Дхаван (2018) «Роль питательных веществ и спортивных напитков в спортивных результатах: обзор», Международный журнал физиологии, питания и физического воспитания , том 3, выпуск 1, Страницы: 184-189.
⁹ Даррелл Л. Бонетти, Уилл Г. Хопкинс, Мэтью Р. Вуд, Дженнифер Дойл и Элизабет Фокс (2007 г.), «Влияние потребления четырех напитков на выносливость и физиологию», 12-й ежегодный конгресс Европейского колледжа спортивных наук, Финляндия, 11-14 июля 2007 г. Влияние потребления четырех напитков на выносливость. PDF (дата обращения: 21 октября 2022 г.) спортивные напитки и другие напитки», Британский фонд питания , том 34, выпуск 4, страницы 374-379.
8.4: Осмос и диффузия — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 58825
Результаты обучения
- Дайте определение осмосу и диффузии.
- Различают гипотонические, гипертонические и изотонические растворы.
- Опишите полупроницаемую мембрану.
- Прогноз поведения клеток крови в различных типах растворов.
- Опишите поток молекул растворителя через мембрану.
- Определите полярные и неполярные области клеточной мембраны.
- Объясните компоненты, входящие в состав фосфолипидов.
Клетки рыб, как и все клетки, имеют полупроницаемые мембраны.
В конце концов, концентрация «вещей» по обе стороны от них выровняется. Рыба, которая живет в соленой воде, будет иметь внутри себя несколько соленую воду. Поместите его в пресную воду, и пресная вода через осмос попадет в рыбу, заставив ее клетки набухнуть, и рыба умрет. Что будет с пресноводной рыбой в океане?
Осмос
Представьте, что у вас есть чашка с \(100 \: \text{мл}\) воды, и вы добавляете в воду \(15 \: \text{г}\) столового сахара. Сахар растворяется, и смесь, которая теперь находится в чашке, состоит из растворенное вещество (сахар), растворенное в растворителе (вода). Смесь растворенного вещества в растворителе называется раствором .
Теперь представьте, что у вас есть вторая чашка с \(100 \: \text{мл}\) воды, и вы добавляете в воду \(45 \: \text{г}\) столового сахара. Как и в первой чашке, сахар является растворенным веществом, а вода — растворителем. Но теперь у вас есть две смеси растворенных веществ с разной концентрацией.
При сравнении двух растворов с разной концентрацией растворенного вещества раствор с более высокой концентрацией растворенного вещества равен 9.0238 гипертонический , а раствор с меньшей концентрацией растворенного вещества гипотонический . Растворы с одинаковой концентрацией растворенного вещества являются изотоническими . Первый раствор сахара гипотоничен второму раствору. Второй сахарный раствор гипертоничен первому.
Теперь добавьте два раствора в химический стакан, разделенный полупроницаемой мембраной с порами, которые слишком малы для прохождения молекул сахара, но достаточно велики для прохождения молекул воды. Гипертонический раствор находится с одной стороны мембраны, а гипотонический — с другой. Гипертонический раствор имеет более низкую концентрацию воды, чем гипотонический раствор, поэтому теперь через мембрану существует градиент концентрации воды. Молекулы воды будут двигаться со стороны более высокая концентрация воды в сторону более низкая концентрация , пока оба раствора не станут изотоническими.
В этот момент достигается равновесие .
Эритроциты ведут себя одинаково (см. рисунок ниже). Когда эритроциты находятся в гипертоническом (с более высокой концентрацией) растворе, вода вытекает из клетки быстрее, чем поступает. Это приводит к образованию креации (сморщиванию) клетки крови. С другой стороны, гипотонический эритроцит (более низкая концентрация вне клетки) приводит к тому, что в клетку поступает больше воды, чем наружу. Это приводит к набуханию клетки и потенциалу гемолиз (разрыв) клетки. В изотоническом растворе поток воды в клетку и из нее происходит с одинаковой скоростью.
Рисунок \(\PageIndex{1}\): Эритроциты в гипертоническом, изотоническом и гипотоническом растворах. Осмос представляет собой диффузию молекул воды через полупроницаемую мембрану из области раствора с более низкой концентрацией (т. е. с более высокой концентрацией воды) в область раствора с более высокой концентрацией (т.
е. с более низкой концентрацией воды). Вода поступает в клетки и выходит из них за счет осмоса.
- Если клетка находится в гипертоническом растворе, раствор имеет более низкую концентрацию воды, чем цитозоль клетки, и вода выходит из клетки до тех пор, пока оба раствора не станут изотоническими.
- Клетки, помещенные в гипотонический раствор, будут поглощать воду через свои мембраны до тех пор, пока внешний раствор и цитозоль не станут изотоническими.
Эритроцит набухает и подвергается гемолизу (взрыву) при помещении в гипотонический раствор. При помещении в гипертонический раствор эритроцит теряет воду и подвергается crenation (сморщенный). Клетки животных, как правило, лучше всего работают в изотонической среде, где поток воды в клетку и из нее происходит с одинаковой скоростью.
Диффузия
Пассивный транспорт — это способ перемещения малых молекул или ионов через клеточную мембрану без поступления энергии клеткой.
Три основных вида пассивного транспорта — это диффузия (или простая диффузия), осмос и облегченная диффузия. В простой диффузии и осмосе транспортные белки не участвуют. Облегченная диффузия требует помощи белков.
Диффузия — это перемещение молекул из области с высокой концентрацией молекул в область с более низкой концентрацией. Для клеточного транспорта диффузия представляет собой движение небольших молекул через клеточную мембрану. Разница в концентрациях молекул в двух областях называется градиентом концентрации . Кинетическая энергия молекул приводит к беспорядочному движению, вызывая диффузию. При простой диффузии этот процесс протекает без помощи транспортного белка. Это случайное движение молекул, которое заставляет их перемещаться из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией.
Распространение будет продолжаться до тех пор, пока градиент концентрации не будет устранен. Поскольку диффузия перемещает материалы из области с более высокой концентрацией в область с более низкой, она описывается как перемещение растворенных веществ «вниз по градиенту концентрации».
Конечным результатом является равная концентрация, или равновесие , молекул по обе стороны мембраны. При равновесии движение молекул не прекращается. При равновесии происходит равное движение материалов в обоих направлениях.
Не все может попасть в ваши клетки. Ваши клетки имеют плазматическую мембрану, которая помогает защитить ваши клетки от нежелательных вторжений.
Плазменная мембрана и цитозоль
Если внешняя среда клетки состоит из воды, а внутренняя часть клетки также в основном состоит из воды, что-то должно гарантировать, что клетка останется неповрежденной в этой среде. Что произойдет, если клетка растворится в воде, как сахар? Очевидно, клетка не могла выжить в такой среде. Значит, что-то должно защищать клетку и позволять ей выживать в водной среде. Все клетки имеют вокруг себя барьер, который отделяет их от окружающей среды и от других клеток. Этот барьер называется плазматическая мембрана или клеточная мембрана.
Плазматическая мембрана
Плазматическая мембрана (см. рисунок ниже) состоит из двойного слоя особых липидов, известных как фосфолипиды . Фосфолипид представляет собой липидную молекулу с гидрофильной («любящей воду») головкой и двумя гидрофобными («ненавидящими воду») хвостами. Из-за гидрофильной и гидрофобной природы фосфолипида молекула должна быть организована в определенном порядке, поскольку только определенные части молекулы могут физически контактировать с водой. Помните, что вне клетки есть вода, и цитоплазма внутри клетки также в основном состоит из воды. Таким образом, фосфолипиды расположены в виде двойного слоя (бислоя), чтобы отделить клетку от окружающей среды. Липиды не смешиваются с водой (напомним, что масло — это липид), поэтому фосфолипидный бислой клеточной мембраны действует как барьер, удерживающий воду от проникновения в клетку и удерживающий цитоплазму внутри клетки. Клеточная мембрана позволяет клетке оставаться структурно неповрежденной в водной среде.
Функция плазматической мембраны заключается в контроле того, что входит и выходит из клетки. Некоторые молекулы могут проходить через клеточную мембрану, проникать в клетку и покидать ее, но некоторые не могут. Таким образом, клетка не является полностью проницаемой. «Проницаемый» означает, что все может пересечь барьер. Открытая дверь полностью проницаема для всего, что хочет войти или выйти через дверь. Плазматическая мембрана полупроницаемый , что означает, что что-то может попасть в камеру, а что-то нет.
Молекулы, которые не могут легко пройти через бислой, включают ионы и небольшие гидрофильные молекулы, такие как глюкоза, и макромолекулы, включая белки и РНК. Примеры молекул, которые могут легко диффундировать через плазматическую мембрану, включают углекислый газ и газообразный кислород. Эти молекулы свободно диффундируют внутрь и наружу клетки по градиенту их концентрации. Хотя вода является полярной молекулой, она также может диффундировать через плазматическую мембрану.
Цитозоль
Внутренняя часть всех клеток также содержит желеобразное вещество, называемое цитозолем . Цитозоль состоит из воды и других молекул, в том числе ферментов , представляющих собой белки, ускоряющие химические реакции в клетке. Все в клетке находится в цитозоле, как фрукты в форме для желе. Термин цитоплазма относится к цитозолю и всем органеллам, специализированным компартментам клетки. Цитоплазма не включает ядро. Поскольку прокариотическая клетка не имеет ядра, ДНК находится в цитоплазме.
Дополнительные ресурсы
- Плазменная мембрана: http://www.youtube.com/watch?v=moPJkCbKjBs
Авторы и авторство
Эта страница под названием 8.
