Osmotický tlak

Z osmotický tlak zodpovedá tlaku, ktorý je prítomný v rozpúšťadle na vysoko koncentrovanej strane semipermeabilnej alebo selektívne priepustnej membrány. Tlak riadi tok rozpúšťadla cez membránu a určuje jeho smer. Ochorenia súvisiace s osmotickým tlakom sú napríklad znížená odolnosť krviniek voči tlaku.

Čo je to osmotický tlak?

Pod pojmom osmotický tlak medicína označuje fyziologický tlak, ktorý umožňuje osmózu. Osmóza zodpovedá smerovanému toku molekulárnych častíc cez semipermeabilné alebo selektívne priepustné separačné vrstvy. To znamená, že osmóza je nevyhnutný transport látok v ľudskom tele.

Osmotický tlak je hlavnou požiadavkou tohto procesu prenosu hmoty. Rozpustené molekuly v rozpúšťadle spôsobujú osmotický tlak na strane rozhrania s vyššou koncentráciou. Výsledné tlakové pomery poháňajú tok rozpúšťadla cez príslušnú membránu. Týmto spôsobom sa rozpúšťadlo pohybuje zo strany s nižšou koncentráciou častíc cez membránu a tečie teda na stranu s vyššou koncentráciou, na ktorej existuje osmotický tlak. Samotné molekulárne častice nemôžu prechádzať cez polopriepustnú alebo selektívne priepustnú membránu.

Funkcia a úloha

Osmotický tlak závisí od pomerov koncentrácie dvoch roztokov, ktoré sú umiestnené na rôznych stranách polopriepustnej alebo selektívne priepustnej membrány. Aj keď na spodnej koncentrovanej strane je osmotický tlak, tlak na koncentrovanejšej strane rozpustenej látky je vždy vyšší.

V ľudskom tele tečie voda do jednotlivých buniek z interstícia. Tento prítok nastáva zo strany s nižšou koncentráciou na stranu s vyššou koncentráciou. Bunky majú určitý vnútorný tlak. Tento tlak sa tiež nazýva turgor. Príliv pokračuje, až kým chirurgický výkon v bunkách nedosiahne rovnakú úroveň ako osmotický tlak. Tlak pôsobiaci zvnútra a tlak pôsobiaci zvonka sú preto na konci prítoku ekvivalentné.

Osmotický tlak sa dá zmerať a vypočítať. V zriedených kvapalných roztokoch sa v zásade uplatňujú rovnaké fyzikálne zákony ako v ideálnych plynoch. Z tohto dôvodu je osmotický tlak vždy úmerný absolútnej teplote v každom prípade. Ďalej existuje proporcionalita medzi molárnou koncentráciou konkrétnej rozpustenej látky a hladinou osmotického tlaku Tlak závisí predovšetkým od počtu molekulárnych častíc v rozpustenej látke.

V roztoku jedného molu látky v 22,4 litroch rozpúšťadla je osmotický tlak pri teplotách 0 stupňov Celzia alebo 273,15 Kelvinov 101,325 kPa. Van 't Hoffov zákon poskytuje tieto vzťahy. Zákon sa však uplatňuje iba na zriedené roztoky pod hodnotou 0,1 M.

Analógia so zákonmi ideálnych plynov je takáto: osmotický tlak pôsobí proti prítoku rozpúšťadiel. Z tohto dôvodu sa prívod rozpúšťadla zastaví, len čo sa dosiahne rovnováha.

Osmotický tlak roztoku sa dá určiť pomocou osmometrov. Tlak sa meria buď staticky, po dosiahnutí rovnováhy, alebo dynamicky. Pri dynamickom meraní musí byť na stúpajúci manometer aplikovaný vonkajší tlak, aby sa prerušil osmotický prietok. Meraním tlaku sa môže tiež určiť stredná molekulová hmotnosť makromolekúl.

Choroby a choroby

Napríklad choroby spojené s osmotickým tlakom môžu ovplyvniť krvinky. Červené krvinky majú osmotickú rezistenciu. Táto osmotická odolnosť červených krviniek je pri rôznych ochoreniach znížená. Rovnako ako mnoho chorôb je spojených so zvýšením osmotickej rezistencie. Na rozpoznanie týchto chorôb sa meria rezistencia na osmotickú erytrocyt. Meranie predovšetkým umožňuje diagnostiku chorôb znižujúcich rezistenciu.

Tieto choroby zahŕňajú napríklad anémiu sféroidných buniek. Iné hemolytické anémie však môžu tiež znížiť osmotickú odolnosť červených krviniek. Hemolytická anémia je skupina chorôb spojených s anémiou v dôsledku zvýšeného alebo predčasného rozpadu erytrocytov. Medicína túto skutočnosť nazýva hemolýza. Hemolýza je často spojená so základnými chorobami. Môžu byť spôsobené mechanickými procesmi alebo genetickou dispozíciou. Okrem fyziologickej hemolýzy v dôsledku veku erytrocytov môže úpadok ovplyvniť aj mechanické nadužívanie, ako je výmena srdcovej chlopne, tepelné poškodenie zohrievaním a osmotické poškodenie. V prípade osmotického poškodenia sú skutočnou príčinou rozpadu hyper- alebo hypoosmolárne roztoky.

Na meranie osmotickej rezistencie sa červené krvinky pacienta umiestnia do skúmaviek so zvyšujúcou sa koncentráciou soli. Jedna z trubíc obsahuje takmer čistú vodu. Jedna obsahuje koncentráciu soli, ktorá je optimálna pre červené krvinky. Po 24 hodinách krvné bunky praskli v čistej vode. V skúmavkách s vyššou koncentráciou soli má tendenciu prasknúť iba niekoľko krviniek. Ak pacient trpí ochorením so zníženou osmotickou odolnosťou krviniek, korpuskulárne bunky praskajú dokonca aj pri vyšších koncentráciách solí a nemôžu odolávať osmotickému tlaku.

Môže sa tiež zvýšiť osmotická rezistencia. Zvýšenie rezistencie je nešpecifické a môže byť dôsledkom rôznych chorôb. Príkladmi chorôb so zvýšenou osmotickou odolnosťou červených krviniek sú talasémia, anémia s nedostatkom železa a kosáčikovitá anémia. Okrem toho môže žltačka a poškodenie pečene zvýšiť odolnosť.