Thẩm thấu là dòng chảy có hướng của các hạt phân tử qua màng bán thấm. Trong sinh học, nó là trung tâm của quy định của nước cân bằng trong các ô.
Thẩm thấu là gì?
Thẩm thấu là dòng chảy có hướng của các hạt phân tử qua màng bán thấm. Trong sinh học, nó là trung tâm của quy định của nước cân bằng trong các ô. Thẩm thấu có nghĩa là "thâm nhập" trong tiếng Hy Lạp. Nó được mô tả là sự di chuyển tự phát đối với các dung môi như nước qua màng thấm có chọn lọc. Màng chỉ thấm dung môi chứ không thấm chất tan. Sự khuếch tán chọn lọc chỉ của một thành phần dẫn đến sự cân bằng điện thế hóa học trên cả hai mặt của màng. Sự thẩm thấu thường xuyên gặp phải trong tự nhiên. Đặc biệt trong màng sinh học, chọn lọc khối lượng chuyển giao là cần thiết để quá trình vận chuyển sinh học diễn ra. Tuy nhiên, các quá trình vận chuyển tích cực, tiêu tốn năng lượng cũng đảm bảo ở đây áp suất thẩm thấu phát triển thụ động không phá hủy tế bào. Mặc dù không thể đảo ngược trong các quá trình khuếch tán bình thường, nhưng thẩm thấu là một quá trình thuận nghịch.
Chức năng và nhiệm vụ
Trong thẩm thấu, phân tử của một dung dịch hoặc dung môi tinh khiết khuếch tán có chọn lọc qua một màng cho đến khi điện thế hóa học được cân bằng trên cả hai mặt của màng đó. Ví dụ, một dung dịch đậm đặc được pha loãng ở phía bên kia bởi dung môi cho đến khi áp suất thủy tĩnh tăng lên ngăn cản sự khuếch tán tiếp theo. phân tử có thể di chuyển qua màng, bất kể chúng đến từ phía nào. Tuy nhiên, chúng luôn có nhiều khả năng khuếch tán theo hướng của sự khác biệt tiềm tàng lớn nhất. Khi thế năng hóa học cân bằng, cùng một số hạt di chuyển từ trái sang phải cũng như từ phải sang trái. Vì vậy, không có gì thay đổi bên ngoài. Tuy nhiên, do sự pha loãng mong muốn của dung dịch đậm đặc, một lượng chất lỏng cao hơn đã tích tụ ở một bên, tạo nên áp suất cao (áp suất thẩm thấu). Nếu màng không còn chịu được áp lực, tế bào có thể bị phá hủy. Quá trình vận chuyển tích cực qua màng đảm bảo rằng một số chất được loại bỏ với sự tiêu tốn năng lượng. Một ví dụ minh họa về quá trình thẩm thấu là sự phồng lên của quả anh đào chín khi thêm nước vào chúng. Trong quá trình này, nước thấm qua bên ngoài da của trái cây, trong khi đường không thể trốn thoát. Quá trình pha loãng trong quả tiếp tục cho đến khi nó vỡ ra. Trong cơ thể, sự kết hợp của quá trình vận chuyển thẩm thấu và vận chuyển năng lượng tích cực đảm bảo sự thông suốt chạy của các quá trình sinh hóa trong không gian được ngăn cách bởi các màng sinh học. Như vậy, tế bào có thể tồn tại tách biệt với môi trường bên ngoài nhưng vẫn trao đổi chất liên tục với nó. Ngoài ra còn có các bào quan trong tế bào, nơi các phản ứng riêng biệt có thể diễn ra. Để ngăn áp suất thẩm thấu tăng đến mức phá vỡ các màng sinh học, phân tử bị trục xuất bởi các quá trình vận chuyển tích cực. Trong tế bào động vật có vú, protein NFAT5 ngày càng được tạo ra khi áp suất thẩm thấu tăng. Nó cung cấp một số cơ chế chống lại để bảo vệ tế bào khỏi ưu trương căng thẳng (quá áp). Trong quá trình này, vận chuyển protein được tạo ra, với sự tiêu hao năng lượng, dẫn các chất nhất định ra khỏi tế bào. Trong số những thứ khác, các chất tiết niệu như glucose và dư thừa điện được bài tiết qua thận để điều chỉnh áp suất thẩm thấu trong cơ thể.
Bệnh tật
Thẩm thấu cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh chất điện giải cân bằng. Electrolytes được giải thể muối và bao gồm các ion kim loại tích điện dương như natri, kali, magiê, hoặc là canxi các ion và anion mang điện tích âm như clorua, bicacbonat, hoặc phốt phát các anion. Chúng hiện diện với các nồng độ khác nhau cả bên trong tế bào (nội bào), bên ngoài tế bào (kẽ) hoặc bên trong dòng máu (nội mạch). Các tập trung sự khác biệt tạo ra sức căng điện trên màng tế bào, kích hoạt nhiều quá trình ở cấp độ tế bào. Nếu tập trung Sự khác biệt bị xáo trộn, toàn bộ sự cân bằng điện giải cũng bị rối loạn. Thận điều chỉnh sự cân bằng điện giải này thông qua các cơ chế khác nhau như cơ chế khát, quá trình nội tiết tố hoặc thận-peptit phản ứng. Trong trường hợp nghiêm trọng tiêu chảy, ói mửa, máu mất mát hoặc suy thận, cân bằng nước và điện giải có thể bị rối loạn. Mỗi chất điện giải có thể có ở nồng độ quá cao hoặc quá thấp. Rối loạn cân bằng nước và điện giải đôi khi đe dọa tính mạng, tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của chúng. Ví dụ về các điều kiện như vậy bao gồm mất nước, tăng nước, tăng và giảm thể tích tuần hoàn (tăng hoặc giảm máu khối lượng), hypo- và tăng natri huyết, hypo- và tăng kali máu, và giảm và tăng calci huyết. Mỗi tình trạng này đều cần điều trị chuyên sâu. Theo quy luật, cân bằng nước và điện giải nhanh chóng được cân bằng lại. Tuy nhiên, nếu cơ chế điều hòa giữa quá trình vận chuyển tích cực và quá trình thẩm thấu bị rối loạn bởi suy thận hoặc một bệnh khác, mất cân bằng điện giải mãn tính có thể xảy ra. Kết quả là gây ra các bệnh phù nề, tim mạch, phù não, trạng thái nhầm lẫn hoặc co giật. Mối quan hệ lẫn nhau của cân bằng nước và điện giải với các quá trình sinh học trong cơ thể rất phức tạp đến mức các triệu chứng tương tự thường được quan sát thấy cho tất cả các dạng rối loạn điện giải. Xác định cân bằng điện giải nên là một cuộc điều tra tiêu chuẩn khi các triệu chứng này là mãn tính.
