03. Колігативні властивості розчинів_new хімія

У складних біологічних системах сумарний осмотичний тиск створюється як низькомолекулярними електролітами і неелектролітами, так і біополімерами.

Складова сумарного осмотичного тиску, яка обумовлена наявністю білків та інших частинок колоїдного розміру, називається онкотичним тиском. Це

осмотичний тиск органічних речовин плазми. Цей тиск складає 30 мм рт. ст., тобто 1/200 осмотичного тиску плазми Частка онкотичного тиску відносно невелика: вона становить приблизно 0,5% від сумарного осмотичного тиску (≈3,1кПа), проте відхилення цієї величини від норми призводить до серйозних порушень у функціонуванні організму.

Це пояснюється тим, що органічні речовини, маючи велику молекулярну масу, менш рухливі, ніж іони, і кількість білкових молекул у плазмі значно менша, ніж молекул кристалоїдів.

У плазмі крові містяться, в основному, альбуміни, розмір молекул яких значно менше, ніж глобулінів і фібриногену. Тому онкотичний тиск плазми

більш ніж на 80 % визначається альбумінами.

Онкотичний тиск є основним чинником, що забезпечує перехід води з тканин у судини. Однак онкотичному тиску протидіє гідростатичний тиск крові, що в артеріальній частині капілярів складає 35 мм рт. ст., він перевищує онкотичний тиск, і рідина переходить із крові в тканину. В області венозних капілярів гідростатичний тиск крові нижчий онкотичного, у зв'язку з чим рідина переходить із тканин у кров. Обидва механізми забезпечують безперервний обмін між кров'ю і тканинною рідиною.

ОСМОС

Явище осмосу відіграє важливу роль у багатьох хімічних і біологічних системах. Поживні речовини і волога з ґрунту надходять у рослини завдяки капілярним або осмотичним явищам.

У рослинах осмотичний тиск сягає 1-1,5 мПа. Коріння має більш низький осмотичний тиск, ніж надземні частини. Підвищення осмотичного тиску від кореня до листя сприяє руху соків уверх по рослині. В організмах тварин і рослин осмотичний тиск є визначальним фактором щодо розподілення води і

поживних речовин між різними органами і тканинами.

Механізм осмосу в організмах тварин залежить від природи мембран. В

одних випадках мембрана працює за типом решета, пропускаючи дрібні частинки і затримуючи більші. В інших випадках крізь неї вибірково проходять молекули певних речовин, що пояснюється або розчиненням цієї речовини в ліпідах мембрани, або її взаємодією з мембраною. Прикладом осмотичного приладу є нирки ссавців. У нирки з крові надходять кінцеві продукти обміну. В

сечу з нирки (сеча - більш концентрований розчин) значною мірою завдяки осмосу крізь напівпроникну мембрану надходять вода та дрібні іони (наприклад,

Na+ і СІ-). Ці іони знов активно повертаються в кров крізь мембрану. Виведення води крізь нирки регулюється антидіуретичним гормоном (АДГ), концентрація якого впливає на проникність ниркової мембрани. За його нестачі з сечею виводиться більша кількість води (іноді в10 разів більше за норму). Надлишок АДГ призводить до зниження проникності клітинної мембрани. Отже, інколи крізь нирки виводиться води вдвічі менше за норму.

Вивчення осмотичних властивостей організму довело, що всередині клітини осмотичний тиск завжди дещо вищий, ніж у міжклітинній рідині. Це явище пояснив Ф. Доннан, тому воно відоме під назвою рівноваги Доннана.

У процесі регуляції осмотичного тиску в організмі беруть участь органи виділення, головним чином нирки і потові залози. Завдяки їм вода, що надходить в організм, і продукти метаболізму виводяться із сечею та потом, не спричинюючи суттєвих змін осмотичного тиску.

Розчини з однаковим осмотичним тиском називають ізотонічними. Якщо осмотичний тиск одного розчину більший, ніж іншого, то перший розчин є

гіпертонічним, а коли навпаки - то гіпотонічним.

Ізотонічність - це одна із вимог, що ставляться до інфузійних розчинів,

очних крапель та ін. У клінічній практиці ізотонічними є розчини, осмотичний тиск яких дорівнює осмотичному тиску плазми крові, тобто 7,7-8,1 атм. Це розчини з масовою часткою натрій хлориду 0,85-0,9 % або глюкози - 4,5-5,0 %.

Крім того, використовують різні багатокомпонентні фізіологічні розчини,

зокрема Рінгера, Рінгера - Локка, Тироде та ін., які за своїм хімічним складом наближаються до плазми крові (містять йони Натрію, Калію, Кальцію, Магнію,

Хлору, гідрогенкарбонат-іони, дигідрогенфосфат-іони, глюкозу). Такі розчини можна вводити внутрішньовенно у досить великих кількостях при втратах крові і плазми. Цікаво, що їх склад подібний до складу морської води.

Зміна осмотичного тиску рідини, що оточує клітину, призводить до порушення в ній водного обміну. У гіпотонічних розчинах спостерігається явище лізису, тобто клітини набрякають і руйнуються. Наприклад, якщо еритроцити вмістити в розчин з меншим осмотичним тиском, ніж всередині еритроцита, то вода проникатиме всередину еритроцита і останній набрякає, збільшується в об’ємі і руйнується.

Явище руйнування оболонки еритроцитів при введенні у плазму крові гіпотонічних розчинів, що супроводжується виходом гемоглобіну в плазму,

називають гемолізом (утворюється “лакова” кров).

Якщо еритроцити вмістити у розчин з більшим осмотичним тиском, ніж всередині еритроцитів, тобто у гіпертонічний розчин, то вони втрачають воду,

різко зменшуються в об’ємі і зморщуються. Явище зморщування еритроцитів при введенні у плазму крові гіпертонічних розчинів називають плазмолізом.

Щоб не порушити осмотичної рівноваги крові, гіпертонічні розчини глюкози (з масовою часткою20 %, 40 %) вводять у кров внутрішньовенно і дуже повільно, найчастіше крапельним шляхом.

Гіпертонічний розчин натрій хлориду (5-10 %) застосовують у хірургії зовнішньо для очищення гнійних ран. При накладанні марлевих пов’язок,

змочених таким розчином, рідина із рани рухається у напрямку розчину з більшим осмотичним тиском і це сприяє очищенню її від гною, мікроорганізмів тощо. Гіпертонічні розчини гіркої солі MgSO4•7H2O або глауберової солі

Na2SO4•10H2O застосовують як послаблюючі засоби, тому що внаслідок осмосу відбувається перехід великої кількості води із слизової оболонки у просвіт кишок.

ЗАКОН РОЗПОДІЛУ НЕРНСТА

Якщо у систему із двох взаємно незмішуваних рідин внести речовину, яка розчиняється в обох рідинах (розчинність у яких різна), то з часом ця речовина розподілиться між двома розчинниками так, що співвідношення її рівноважних концентрацій в обох фазах С1 і С2 буде величиною сталою. Це положення відоме як закон розподілу Нернста:

На законі розподілу ґрунтується екстрагування - процес вилучення із розчину одного або кількох розчинених компонентів за допомогою іншого розчинника.

На основі закону розподілу пояснюють проникнення речовин крізь клітинні мембрани. Так, водонерозчинні неполярні речовини (жирні кислоти, жири, холестерин тощо) проникають у клітину шляхом

розчинення у ліпідному шарі мембрани. Вони важко розчиняються у водному середовищі і їх нагромадження у ліпідному шарі мембран підлягає закону розподілу.

Джерела інформації.

Основні:

1.Медична хімія (фізична, колоїдна та біонеорганична хімія) / В. I. Гомонай, Н. П. Голуб, К. Ю. Секереш, А. С. Богоста : посібник до лабораторного практикуму для студентів медичного факультету. - Ужгород, 2007. - 131 с.

2.Медична хімія : підр. для вузів / В. О. Калібабчук, Л. І. Грищенко, В. І. Галинська та ін. ; під. ред. В. О. Калібабчук. - К. :Інтермед, 2006. - 460 с.

3.Миронович Л. М. Медична хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович, О. О. Мардашко. - К. : Каравела, 2007. - 168 с.

4.Миронович Л. М. Медична хімія : навч. посібник / Л. М. Миронович. - К. :

Каравела, 2008. - 159 с.

5.Мороз А. С. Медична хімія : підручник / А. С. Мороз, Д. Д. Луцевич, Л. П. Яворська. - Вінниця : Нова книга, 2006. - 776 с.

6.Музиченко В. П. Медична хімія : підручник / В. П. Музиченко, Д. Д. Луцевич, Л. П. Яворська ; під ред. Б. С. Зіменковського. - К. : Медицина, 2010.

-496 с.

7.Порецький А. В. Медична хімія : підручник / А. В. Порецький, О. В.

Баннікова-Безродна, Л. В. Філіппова. - К. : ВСВ «Медицина», 2012. - 384 с.

Додаткові:

1.Мороз А. С. Фізична та колоїдна хімія / А. С. Мороз, А. Г. Ковальова. - Л. : «Світ», 1994. - 280 с.

2.Медицинская химия : учебник / В. А. Калибабчук, В. И. Галинская, Л. И. Грищенко [и др.] ; під ред. В. А. Калибабчук. - К. : Медицина, 2008. - 400 с.

3.Садовничая Л. П. Биофизическая химия : Учеб. пособие для мед. ин-тов / Л. П. Садовничая, В. Г. Хухрянский, А. Я. Цыганенко. - К. : Вища шк., 1986. -

271 с.

4.Равич-Щербо М. И. Физическая и коллоидная химия / М. И. РавичЩербо, В.

В. Новиков. - М. : Высш. шк., 1975. - С. 256.