Osmose er en rettet strøm av molekylære partikler gjennom en semipermeabel membran. I biologi er det sentralt i reguleringen av Vann balansere i celler.
Hva er osmose?
Osmose er en rettet strøm av molekylære partikler gjennom en semipermeabel membran. I biologi er det sentralt i reguleringen av Vann balansere i celler. Osmose betyr "penetrasjon" på gresk. Det blir beskrevet som spontan passering for løsemidler som f.eks Vann gjennom en selektiv permeabel membran. Membranen er bare permeabel for løsningsmidlet, men ikke for løsemidlet. Den selektive diffusjonen av bare en komponent resulterer i en utjevning av det kjemiske potensialet på begge sider av membranen. Osmose er ofte oppstått i naturen. Spesielt i biologiske membraner, selektive masse overføring er nødvendig for at biologiske transportprosesser skal finne sted. Imidlertid sikrer aktive, energikrevende transportprosesser også her at det passivt utviklende osmotiske trykket ikke er ødeleggende for cellen. Selv om ingen reversering er mulig i normale diffusjonsprosesser, er osmose en reversibel prosess.
Funksjon og oppgave
I osmose, molekyler av en løsning eller et rent løsningsmiddel diffundere selektivt gjennom en membran til det kjemiske potensialet er balansert på begge sider av membranen. For eksempel blir en konsentrert løsning fortynnet på den andre siden av løsningsmidlet til det oppbygde hydrostatiske trykket forhindrer ytterligere diffusjon. molekyler kan vandre gjennom membranen, uavhengig av hvilken side de kommer fra. Imidlertid er det alltid mer sannsynlig at de vil diffundere i retning av den største potensielle forskjellen. Når det kjemiske potensialet er balansert, vandrer det samme antall partikler fra venstre til høyre som fra høyre til venstre. Dermed endres ingenting eksternt. På grunn av ønsket fortynning av den konsentrerte løsningen har det imidlertid akkumulert en større mengde væske på den ene siden, som har bygget opp et høyt trykk (det osmotiske trykket). Hvis membranen ikke lenger tåler trykket, kan cellen bli ødelagt. Aktive transportprosesser gjennom membranen sørger for at visse stoffer fjernes med energiforbruk. Et illustrerende eksempel på en osmotisk prosess er hevelse av modne kirsebær når vann tilsettes dem. I denne prosessen trenger vannet gjennom det ytre hud av frukten, mens sukker kan ikke unnslippe. Fortynningsprosessen i frukten fortsetter til den sprekker. Innenfor kroppen sørger kombinasjonen av osmotiske og aktive energikrevende transportprosesser for den glatte rennende av biokjemiske prosesser i rom adskilt av biomembraner. Dermed kan celler eksistere som er atskilt fra det ytre miljøet, men som er i konstant metabolsk utveksling med det. Det er også organeller i cellen der separate reaksjoner kan finne sted. For å forhindre at osmotisk trykk øker til det punktet at biomembraner brister, molekyler blir utvist av aktive transportprosesser. I pattedyrceller produseres proteinet NFAT5 i økende grad når det osmotiske trykket øker. Det gir en rekke motmekanismer for å beskytte cellen mot hypertonisk stresset (overtrykk). I denne prosessen, transport proteiner blir produsert som, med energiforbruket, kanaliserer visse stoffer ut av cellen. Blant annet urinstoffer som glukose og overskudd elektrolytter utskilles av nyrene for å regulere det osmotiske trykket i kroppen.
Sykdommer og plager
Osmose spiller også en viktig rolle i reguleringen av elektrolytt balansere. Elektrolytter er oppløst salter og består av positivt ladede metallioner som natrium, kalium, magnesiumeller kalsium ioner og negativt ladede anioner som klorid, bikarbonat, eller fosfat anioner. De er tilstede i forskjellige konsentrasjoner både inne i cellen (intracellular), utenfor cellene (interstitial) eller inne i blodet (intravaskulær). De konsentrasjon forskjeller genererer den elektriske spenningen på cellemembranene, og utløser en rekke prosesser på mobilnivå. Hvis den konsentrasjon forskjeller blir forstyrret, blir hele elektrolyttbalansen også opprørt. Nyrene regulerer denne elektrolyttbalansen gjennom forskjellige mekanismer som tørstmekanismer, hormonelle prosesser eller nyre-virkende peptider. I tilfeller av alvorlig diaré, oppkast, blod tap eller nyresvikt, kan vann- og elektrolyttbalansen forstyrres. Hver elektrolytt kan være tilstede i enten for høye eller for lave konsentrasjoner. Forstyrrelser i vann og elektrolyttbalanse er noen ganger livstruende, avhengig av alvorlighetsgraden. Eksempler på slike forhold inkluderer dehydrering, hyperhydrering, hyper- og hypovolemi (økt eller redusert blod volum), hypo- og hypernatremi, hypo- og hyperkalemiog hypo- og hyperkalsemi. Hver av disse tilstandene krever intensiv behandling. Som regel balanseres vann- og elektrolyttbalansen raskt. Imidlertid, hvis reguleringsmekanismen mellom aktive transportprosesser og osmotiske prosesser blir forstyrret av nyreinsuffisiens eller en annen sykdom, kan kroniske elektrolyttubalanser oppstå. Som et resultat oppstår ødem, hjerte- og karsykdommer, hjerneødem, forvirrende tilstander eller kramper. Forholdet mellom vann og elektrolyttbalanse med biologiske prosesser i kroppen er så komplisert at lignende symptomer ofte blir observert for alle former for elektrolyttforstyrrelser. Bestemmelse av elektrolyttbalanse bør være en standardundersøkelse når disse symptomene er kroniske.
