2) перенос жидкости за счет энергии
3) диффузию растворителя через селективную полупроницаемую мембрану (+)
4) транспорт растворенных веществ
Верным является определение осмоса как диффузии растворителя через селективно полупроницаемую мембрану. В физиологии растворителем обычно служит вода, а мембрана пропускает её значительно легче, чем растворённые частицы. Движение воды происходит самопроизвольно из области с большей активностью воды и меньшей концентрацией непроникающих веществ в область с меньшей активностью воды и большей эффективной осмолярностью.
Осмос не требует непосредственного расходования АТФ: его источником служит разность химического потенциала воды по обе стороны мембраны. В клетках важную роль играют аквапорины, обеспечивающие быстрый транспорт воды через плазматическую мембрану. Процесс продолжается до выравнивания осмотического градиента либо до возникновения противодействующего гидростатического давления; давление, необходимое для прекращения осмотического потока, называют осмотическим.
Осмотические явления определяют изменение объёма клеток при контакте с растворами различной тоничности. В клинической практике необходимо отличать осмос от диффузии растворённых веществ, активного транспорта и фильтрации, поскольку эти процессы имеют разные движущие силы и мембранные механизмы.
| Явление или показатель | Движущая сила | Участие мембраны | Физиологическое и клиническое значение |
|---|---|---|---|
| Осмос | Разность активности воды и концентрации непроникающих растворённых частиц | Мембрана пропускает растворитель, но ограничивает прохождение части растворённых веществ | Изменяет объём клеток; лежит в основе действия гипотонических и гипертонических растворов |
| Осмотическое давление | Суммарная концентрация осмотически активных частиц; для разбавленных растворов описывается законом Вант—Гоффа | Характеризует давление, препятствующее осмотическому переходу воды | Участвует в поддержании распределения воды между внутриклеточным и внеклеточным секторами |
| Тоничность | Концентрация осмотически эффективных, то есть не проникающих через мембрану, веществ | Зависит от проницаемости мембраны для конкретного растворённого вещества | Изотонический раствор сохраняет объём клетки, гипотонический вызывает её набухание, гипертонический — сморщивание |
| Простая диффузия | Градиент концентрации конкретного вещества | Происходит через липидный бислой или мембранные поры без переносчика | Характерна для газов и липофильных молекул; не является осмосом |
| Облегчённая диффузия | Градиент электрохимического потенциала | Требует белка-переносчика или канала, но не расходует АТФ | Обеспечивает транспорт ионов и полярных молекул, например глюкозы через переносчики |
| Активный транспорт | Энергия АТФ или сопряжённого ионного градиента | Осуществляется специфическими насосами и переносчиками против градиента | Пример — Na+/K+-АТФаза, поддерживающая мембранный потенциал и объём клетки |
| Фильтрация | Разность гидростатического давления | Жидкость и мелкие частицы проходят через пористый барьер | Определяет клубочковую фильтрацию в почках и движение жидкости в микроциркуляторном русле |
Нарушение осмотического равновесия может приводить к отёку клеток, их повреждению или обезвоживанию. Поэтому при выборе инфузионной среды учитывают её осмолярность и тоничность относительно плазмы. Гипотонические растворы способны вызывать гемолиз эритроцитов, а гипертонические — уменьшение их объёма. Оценка осмотических свойств растворов имеет значение также при интерпретации уровня натрия, расчёте плазменной осмолярности и ведении водно-электролитных нарушений.