Osmotický tlak

Z osmotický tlak odpovídá tlaku, který je přítomen v rozpouštědle na více koncentrované straně semipermeabilní nebo selektivně propustné membrány. Tlak řídí tok rozpouštědla membránou a určuje jeho směr. Nemoci související s osmotickým tlakem jsou například snížená tlaková odolnost krvinek.

Co je osmotický tlak?

Pod pojmem osmotický tlak medicína popisuje fyziologický tlak, který umožňuje osmózu. Osmóza odpovídá směrovanému toku molekulárních částic semipermeabilními nebo selektivně propustnými separačními vrstvami. To znamená, že osmóza je nezbytným transportem látek v lidském těle.

Osmotický tlak je hlavním požadavkem pro tento proces přenosu hmoty. Rozpuštěné molekuly v rozpouštědle způsobují osmotický tlak na straně rozhraní s vyšší koncentrací. Výsledné tlakové poměry řídí tok rozpouštědla přes příslušnou membránu. Tímto způsobem se rozpouštědlo pohybuje ze strany s nižší koncentrací částic membránou, a tak teče na stranu s vyšší koncentrací, na které existuje osmotický tlak. Samotné molekulární částice nemohou procházet semipermeabilní nebo selektivně propustnou membránou.

Funkce a úkol

Osmotický tlak je závislý na koncentračních poměrech dvou roztoků, které jsou umístěny na různých stranách semipermeabilní nebo selektivně propustné membrány. Ačkoli na spodní koncentrované straně existuje osmotický tlak, na koncentrovanější straně solutu je vždy vyšší.

V lidském těle voda proudí do jednotlivých buněk z interstitia. K tomuto přílivu dochází ze strany s nižší koncentrací na stranu s vyšší koncentrací. Buňky mají určitý vnitřní tlak. Tento tlak je také známý jako turgor. Přítok pokračuje, dokud turgor uvnitř buněk nedosáhne stejné úrovně jako osmotický tlak. Tlak nacházející se uvnitř a tlak působící na vnější stranu jsou tedy na konci přítoku ekvivalentní.

Osmotický tlak lze měřit a vypočítat. V zásadě platí, že ve zředěných kapalných roztocích platí stejné fyzikální zákony jako v ideálních plynech. Z tohoto důvodu je osmotický tlak vždy úměrný absolutní teplotě v každém případě. Kromě toho existuje přiměřenost mezi molární koncentrací konkrétní rozpuštěné látky a hladinou osmotického tlaku Tlak závisí primárně na počtu molekulárních částic v rozpuštěné látce.

V roztoku jednoho molu látky ve 22,4 litru rozpouštědla je osmotický tlak při teplotách 0 stupňů Celsia nebo 273,15 Kelvinů 101,325 kPa. Van 't Hoffův zákon poskytuje tyto vztahy. Zákon se však vztahuje pouze na zředěné roztoky pod hodnotou 0,1 M.

Analogie k zákonům ideálních plynů je následující: osmotický tlak působí proti přítoku rozpouštědel. Z tohoto důvodu se přívod rozpouštědla zastaví, jakmile je dosaženo rovnováhy.

Osmotický tlak roztoku lze stanovit pomocí osmometrů. Tlak se měří buď staticky, po dosažení rovnováhy, nebo dynamicky. Při dynamickém měření musí být na stoupací manometr aplikován vnější tlak, aby se přerušil osmotický tok. Měřením tlaku lze také určit střední molekulovou hmotnost makromolekul.

Nemoci a nemoci

Například onemocnění související s osmotickým tlakem mohou ovlivnit krvinky. Červené krvinky mají osmotickou rezistenci. Tato osmotická odolnost červených krvinek je u různých onemocnění snížena. Stejně jako mnoho nemocí je spojeno se zvýšením osmotické rezistence. Za účelem rozpoznání takových chorob se měří rezistence vůči osmotickým erytrocytům. Měření umožňuje především diagnostiku onemocnění snižujících rezistenci.

Mezi tato onemocnění patří například anémie sféroidních buněk. Jiné hemolytické anémie však mohou také snížit osmotickou odolnost červených krvinek. Hemolytická anémie je skupina nemocí spojených s anémií v důsledku zvýšeného nebo předčasného rozpadu erytrocytů. Medicína nazývá tuto skutečnost hemolýzou. Hemolýza je často spojována se základními nemocemi. Mohou být způsobeny mechanickými procesy nebo genetickou dispozicí. Kromě fyziologické hemolýzy v důsledku věku erytrocytů může úpadek ovlivnit také mechanické nadužívání, jako je náhrada srdeční chlopně, tepelné poškození způsobené zahřátím a osmotické poškození. V případě osmotického poškození jsou skutečnou příčinou rozpadu hyper- nebo hypoosmolární roztoky.

K měření osmotické rezistence se červené krvinky pacienta umístí do zkumavek se zvyšující se koncentrací soli. Jedna z trubic obsahuje téměř čistou vodu. Jeden obsahuje koncentraci soli, která je optimální pro červené krvinky. Po 24 hodinách praskly krvinky v čisté vodě. Ve zkumavkách s vyšší koncentrací soli má sklon prasknout jen několik krvinek. Pokud pacient trpí onemocněním se sníženou osmotickou rezistencí v krevních buňkách, prasknou tělíska i ve vyšších koncentracích solí a nemohou odolávat osmotickému tlaku.

Osmotický odpor lze také zvýšit. Zvýšení rezistence je nespecifické a může být důsledkem různých onemocnění. Příklady nemocí se zvýšenou osmotickou odolností červených krvinek jsou talasémie, anémie z nedostatku železa a srpkovitá anémie. Kromě toho může žloutenka a poškození jater zvýšit odolnost.