2) диффузию растворителя через селективную полупроницаемую мембрану (+)
3) градиент давления между клеткой и внеклеточной жидкостью
4) транспорт растворенных веществ
Осмос — это пассивное перемещение растворителя, преимущественно воды, через селективно полупроницаемую мембрану. Мембрана пропускает молекулы воды, но ограничивает переход растворённых веществ, поэтому вода направляется из среды с меньшей концентрацией осмотически активных частиц в среду с большей их концентрацией. Движущей силой служит разность химических потенциалов воды, а не расход АТФ.
В биологических мембранах осмотический перенос воды осуществляется, в частности, через аквапорины. Процесс продолжается до выравнивания осмотического равновесия либо до момента, когда ему препятствует гидростатическое давление. Давление, необходимое для прекращения потока воды, называют осмотическим; его величина зависит главным образом от числа растворённых частиц, а не от их химической природы.
Практическое значение осмоса связано с оценкой тоничности растворов и состояния водно-электролитного обмена. Гипотоничная внеклеточная среда вызывает поступление воды в клетки, гипертоничная — выход воды из них. В клинической лабораторной диагностике определяют осмоляльность плазмы, мочи и других биологических жидкостей; нормальная осмоляльность плазмы обычно составляет около 275–295 мОсм/кг воды.
| Условие или понятие | Направление движения воды | Основной клеточный эффект | Клинический или лабораторный пример |
|---|---|---|---|
| Гипотоничная среда | В клетку | Набухание, при выраженном воздействии — цитолиз или гемолиз | Поступление большого количества свободной воды, гипонатриемия |
| Изотоничная среда | Нет чистого потока | Объём клетки существенно не изменяется | 0,9% раствор натрия хлорида при стандартных условиях |
| Гипертоничная среда | Из клетки | Сморщивание клеток, уменьшение их объёма | Инфузия гипертонического раствора натрия хлорида, гипергликемия |
| Осмоляльность | Не описывает направление отдельно, а отражает суммарное содержание частиц | Позволяет оценить осмотическую нагрузку биологической жидкости | Измеряется в мОсм/кг воды; для плазмы ориентировочно 275–295 мОсм/кг |
| Осмолярность | Зависит от разности концентраций частиц по обе стороны мембраны | Используется для характеристики раствора в единице его объёма | Выражается в мОсм/л раствора; показатель несколько зависит от температуры и объёма раствора |
| Онкотическое давление | Вода удерживается в сосудистом русле белками плазмы | Поддерживается внутрисосудистый объём и распределение жидкости | Главный вклад вносит альбумин; снижение его концентрации способствует отёкам |
| Активный транспорт | Перенос вещества против электрохимического градиента | Требует энергии и специфических переносчиков | Работа Na+/K+-АТФазы; механизм принципиально отличается от осмоса |
Осмотические нарушения лежат в основе изменений объёма эритроцитов и используются при оценке их осмотической резистентности. Разность между измеренной и расчётной осмоляльностью плазмы может формировать осмоляльный разрыв, что помогает выявлять присутствие неучтённых осмотически активных веществ, например спиртов. Тоничность раствора определяется не только общей осмоляльностью, но и способностью частиц оставаться вне клетки. Поэтому осмос следует отличать от простой диффузии растворённых веществ и от энергозависимого мембранного транспорта.