Закон осмоса биология егэ

Осмос и его роль в живых организмах

Осмосом называют диффузию воды через полупроницаемую мембрану из раствора с низкой концентрацией растворенного вещества в раствор с высокой концентрацией растворенного вещества.

Если осмотическое давление раствора больше, чем давление «нашей» жидкости, раствор называют гипертоническим; если меньше – гипотоническим, если такое же – изотоническим.

Под плазмолизом понимается отделение протопласта клетки от оболочки под действием на клетку гипертонического раствора.

Деплазмолиз – процесс обратный плазмолизу,  возвращение протопласта клеток растений из состояния плазмолиза в исходное состояние, характеризующееся нормальным тургором.

Плазмолиз характерен главным образом для клеток растений, обладающих жесткой клеточной стенкой. Животные клетки при помещении в гипертонический раствор, теряя воду, сморщиваются и уменьшаются в размерах. Плазмолиз растительной клетки аналогичен этому процессу, но сморщивание протопласта происходит внутри клеточной стенки. В нормальных условиях плазмалемма растительной клетки плотно прижата к клеточной стенке изнутри под действием тургорного давления. При помещении клетки в раствор, концентрация осмотически активных веществ в котором больше концентрации клеточного сока, то скорость диффузии воды из клеточного сока будет превышать скорость диффузии воды в клетку из окружающего раствора. Вследствие выхода воды из клетки объем клеточного сока сокращается, тургор уменьшается. Уменьшение объема клеточной вакуоли сопровождается отделением цитоплазмы от оболочки. В процессе плазмолиза протопласт теряет воду, уменьшается в размерах и отделяется от клеточной стенки.

Живые ткани растения в какой-то мере могут быть рассмотрены как симпласты (синцитии), поскольку протопласты соседних клеток сообщаются между собой через плазмодесмы – цитоплазматические нити, располагающиеся в канальцах, пронизывающих клеточную стенку. Плазмодесмы располагаются в клетке группами на месте так называемых первичных поровых полей. Роль плазмодесм заключается в обеспечении передачи раздражений и передвижения веществ от клетки к клетке. Протопласт как бы закреплен на клеточной стенке в местах расположения плазмодесм, поэтому при уменьшении объема клетки в процессе плазмолиза протопласт дольше всего остается прикрепленным к клеточной стенке именно в местах плазмодесм.

Просмотров: 10164

Определение понятия осмос

Под осмосом в биологии понимают давление жидкости внутри живой системы.

В жизнедеятельности всех без исключения представителей царств живой природы осмосу отводится важная роль. Живые существа состоят из клеток: внутри клеток в цитоплазме имеется жидкость, содержащая воду и растворенные в ней вещества. Поступление внутрь клетки таких веществ является избирательным. К примеру, так происходит с ионами, поддерживающими электронейтральность клеток.

Снаружи клеток находится межклеточная жидкость — это водный раствор. Отметим, что концентрация растворенных веществ внутри клеток выше в сравнении с межклеточной жидкостью.

Благодаря осмосу осуществляется переход растворителя из внешней среды в клетку с последующим разбуханием или тургором. Что же имеют в виду под тургором в биологии?

Тургор — это давление воды на клеточные стенки, в результате которого клетка приобретает упругость и эластичность.

Благодаря тургору также:

• сохраняется форма клетки;
• стабилизируется объем внутриклеточной жидкости;
• происходит увлажнение растений.

Механизм протекания осмоса

Осмотическое давление обеспечивает процесс минерального питания растений: это достигается за счет восходящего тока воды от корня в направлении листа, а также за счет нисходящего тока жидкости, возвращающего минеральные вещества в круговорот веществ. Внутри ксилемы и флоэмы — это такие разновидности проводящей ткани растительного организма — также поддерживается осмотическое давление.

В человеческом организме полно жидкостей, являющихся частью его внутренней среды. Это лимфа, кровь, тканевая жидкость и др. Для них тоже свойственно наличие осмотического давления, которое они поддерживают на одном уровне вне зависимости от температуры окружающей среды. Это давление получило название изоосмии. Оно является частью общего процесса обмена веществ. У различных организмов осмотическое давление крови не различается.

При снижении осмотического давления крови, организм удаляет из крови излишек растворенных в ней частиц — таким образом он старается вернуть давление в норму. При повышении осмотического давления происходит возрастание количества кинетически активных частиц.

Осмотическое давление крови осуществляется за счет почек. Непосредственное участие в нем принимает и подкожно жировая клетчатка, накапливающая избыток солей. Регуляция изоосмии происходит, в первую очередь, при помощи центральной нервной системы и желез внутренней секреции.

Различные отклонения осмотического давления от нормы сопровождаются болезненными ощущениями. В случае снижения возникают:

• судорога;
• рвота;
• помутнение сознания.

Здоровый образ жизни и соблюдение питательного и питьевого режима позволяет предотвратить критическое снижение величины осмотического давления в жидкостях человеческого организма.

Есть растворы, обладающие осмотическим давлением определенного стандарта: это изотоники. Если происходит превышение установленного стандарта, то раствор уже называют гипертоническим. В случае уменьшения стандарта речь идет о гипотоническом растворе.

Изотоническими в медицине называются растворы, в которых концентрация солей по отношению к крови равна 0,9%. Обратный процесс осмоса — плазмолиз. В этом случае происходит потеря давления и упругости клетки. Если происходит сильный деплазмолиз, то клетка утрачивает собственную упругость и жизнеспособность. Поддержание нормального осмотического давления позволяет не допустить появления деплазмолиза внутри живой системы.

Нарушения осмоса приводят к гемолизу — это частный случай цитолиза.

Под цитолизом понимают разрушение животных клеток под воздействием разнообразных причин.

К примеру, в случае снижения осмотического давления до 260-300 кПа, то в крови начинают разрушаться все оболочки. У различных организмов критическая величина снижения осмотического давления разная.

В некоторых случаях в клинической практике встречается применение изотонических и гипертонических растворов. Последние вводятся внутривенно при глаукоме для снижения внутриглазного давления (оно возникает как результат повышенного содержания жидкости в передней глазной камере).

Для многих солей характерен слабительный эффект: это глауберова (Na2SO4′ 10H2O) и горькая (MgSO4’ 7H2O) соли. Эти соли плохо всасываются в кровь. В результате высокая их концентрация в кишечнике становится причиной интенсивного перехода воды внутрь кишечника — из окружающих его тканей.

У бактериальных клеток тоже наблюдается осмотическое давление высокой величины. В результате действия антибиотиков (пример — пеннциллин) ингибируется процесс биосинтеза стенок растущих стрептококков. Стенки теряют прочность и легко разрушаются под действием внутреннего осмотического давления. Можно сказать, что осмотическое давление помогает противостоять бактериальным клеткам и формирует иммунитет.

Значение осмоса в биологии

Значение осмоса для живого организма заключается в том, что:

• благодаря осмосу мембрана контролирует процесс поступления различных веществ в собственное внутреннее пространство;
• осмос обеспечивает потребление влаги и питательных веществ растениями — за счет этого происходит фотосинтез;
• осмос отвечает за формирование тургорного давления, обеспечивающего клетки упругостью;
• за счет него из клетки выделяются излишки солей и обеспечивается ее жизнеспособность;
• происходит реализация деятельности вакуолей — их сократительных форм. Такие образования имеют довольно сложное устройство. У одноклеточных организмов чаще всего два таких органоида.

Первым делом происходит набухание проводящих каналов, а после — трансляция воды в их основной резервуар. После при помощи экзоцитоза происходит отделение резервуара от приводящих каналов. Обе вакуоли осуществляют работу в противофазе. В нормальных физиологических условиях они сокращаются один раз в 12-15 секунд. В течение часа вакуоли способны выбросить из клетки объем воды, примерно равный самому объему клетки.

Понимание и контроль осмотических процессов дает возможность целенаправленно влиять на эти процессы. В медицине и биологии наличие такого влияния очень важно.

Пройти тестирование по 10 заданиям
Пройти тестирование по всем заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Пройти тестирование по этим заданиям

Диффузия
воды через полупроницаемую мембрану
называется осмосом. Полупроницаемая
мембрана – это мембрана, хорошо
проницаемая для воды и непроницаемая
или плохо проницаемая для растворенных
в воде веществ. Осмотическая ячейка –
это пространство, окруженное полупроницаемой
мембраной и заполненное каким-либо
водным раствором, способным развивать
определенное осмотическое давление.
Осмотическое давление (диффузное
давление) – термодинамический параметр,
характеризующий стремление раствора
к понижению концентрации при соприкосновении
с чистым растворителем вследствие
встречной диффузии молекул растворённого
вещества и растворителя. Если раствор
отделен от чистого растворителя
полупроницаемой мембраной, то возможна
лишь односторонняя диффузия – осмотическое
всасывание растворителя через мембрану
в раствор. В этом случае осмотическое
давление становится доступной для
прямого измерения величиной. Оно равно
избыточному давлению, приложенному со
стороны раствора при осмотическом
равновесии. Осмотическое давление
обусловлено понижением химического
потенциала растворителя в присутствии
растворённого вещества. Тенденция
системы выравнивать химические потенциалы
во всех частях своего объёма и переходить
в состояние с более низким уровнем
свободной энергии вызывает осмотический
(диффузионный) перенос вещества.
Осмотическое давление в идеальных и
предельно разбавленных растворах не
зависит от природы растворителя и
растворённых веществ; при постоянной
температуре оно определяется только
числом «кинетических элементов» (ионов,
молекул, ассоциатов или коллоидных
частиц) в единице объёма раствора.
Осмотическое давление (Р) численно равно
давлению, которое оказало бы растворённое
вещество, если бы оно при данной
температуре находилось в состоянии
идеального газа и занимало объём, равный
объёму раствора. Осмотическое давление
измеряют с помощью специальных приборов
(осмометров), определяя избыточное
гидростатическое давление столба
жидкости в трубке осмометра после
установления осмотического равновесия.
Осмос является основным механизмом
поступления воды в растительную клетку.
Все клеточные мембраны, в том числе
плазмалемма и тонопласт, являются
полупроницаемыми мембранами. Вода
проходит в клетку через водные поры в
плазмалемме, образованные специальными
белками – аквапоринами.Благодаря
осмотическому притоку воды в клетку
там возникает гидростатическое давление,
называемое тургорным. Это давление
прижимает цитоплазму к клеточной стенке
и растягивает ее. Клеточная стенка имеет
ограниченную эластичность и оказывает
равное противодавление. Эластическое
растяжение ткани благодаря тургорному
давлению ее клеток придает твердость
неодревесневшим частям растений.
Завядающие побеги становятся дряблыми,
так как при потере воды тургорное
давление падает. Тургорное давление
противодействует притоку воды в клетку.
Давление, с которым вода осмотически
притекает в клетку, равно, таким образом,
разности осмотического давления π и
тургорного давления P. Эту величину
называют сосущей силой S:

S
= π – P.

Вода
поступает в клетку из внешнего раствора,
если его потенциальное осмотическое
давление меньше сосущей силы клетки,
и, наоборот, вода выходит из клетки в
раствор с более высоким потенциальным
осмотическим давлением.