Hipertensiv – o soluție cu o concentrație mai mare și presiune osmotică mai mare față de o altă soluție.

Hipotonică – o soluție având o concentrație mai mică și o presiune osmotică mai mică.

Soluții izotonice – soluţii cu aceeaşi presiune osmotică.

Coeficientul izotonic

Coeficientul izotonic van't Hoff (i) arată de câte ori proprietățile coligative ale unei soluții de electrolit sunt mai mari decât cele ale unei soluții neelectrolitice în aceleași condiții și concentrații.

Conceptul de izosmie (homeostazia electrolitică)

Izoosmia - constanța relativă a presiunii osmotice în mediile lichide și țesuturile organismului, datorită menținerii la un nivel dat a concentrațiilor substanțelor conținute în acestea: proteine, electroliți etc.

Osmolalitatea și osmolaritatea fluidelor biologice și a soluțiilor de perfuzie.

Concentrația osmotică- concentrația totală a tuturor particulelor dizolvate.

Poate fi exprimat ca osmolaritatea (osmol pe litru de soluție) și cum osmolalitate (osmoli pe kg de solvent).

Osmole este o unitate de concentrație osmotică egală cu osmolalitatea obținută atunci când un mol dintr-un nonelectrolit este dizolvat într-un litru de solvent. În consecință, o soluție non-electrolită cu o concentrație de 1 mol/l are o osmolaritate de 1 osmol/litru.

Toți ionii monovalenți (Na+, K+, Cl-) formează un număr de osmoli în soluție egal cu numărul de moli și echivalenți (sarcini electrice). Ionii divalenți formează fiecare un osmol (și un mol) în soluție, dar doi echivalenți.

Osmolalitatea plasmei normale este o valoare destul de constantă și este egală cu 285-295 mOsmol/kg. Din osmolalitatea totală a plasmei, doar 2 mOsmol/kg se datorează prezenței proteinelor dizolvate în ea. Astfel, principalele componente care asigură osmolalitatea plasmei sunt Na+ și C1- (aproximativ 140, respectiv 100 mOsmol/kg). Constanța presiunii osmotice a fluidului intracelular și extracelular 1 implică egalitatea concentrațiilor molare ale electroliților conținute în acestea, în ciuda diferențelor de compoziție ionică din interiorul celulei și din spațiul extracelular. Din 1976, în conformitate cu Sistemul Internațional (SI), concentrația de substanțe în soluție, inclusiv osmotică, este de obicei exprimată în milimoli la 1 litru (mmol/l). Conceptul de „osmolalitate” sau „concentrație osmotică” este echivalent cu conceptul de „molalitate” sau „concentrație molală”. În esență, conceptele de „miliomol” și „milimoli” pentru soluțiile biologice sunt apropiate, deși nu identice.

Tabelul 1. Valorile normale ale osmolalității mediilor biologice

Osm sânge = 7,7 atm

Sarcina principală a osmoreglarii este îndeplinită de rinichi. Presiunea osmotică a urinei este în mod normal mult mai mare decât cea a plasma sanguină, ceea ce asigură transportul activ de la sânge la rinichi. Osmoreglarea se realizează sub controlul sistemelor enzimatice. Încălcarea activității lor duce la procese patologice. Pentru injecțiile intravenoase, pentru a evita perturbarea echilibrului osmotic, trebuie utilizate soluții izotonice. O soluție salină care conține 0,9% clorură de sodiu este izotonică în raport cu sângele. În chirurgie, fenomenul de osmoză este utilizat prin utilizarea pansamentelor hipertonice de tifon (tifonul este înmuiat într-o soluție de clorură de sodiu 10%). În acest caz, rana este curățată de puroi și purtători de infecție. Soluțiile hipertonice sunt administrate intravenos pentru glaucom pentru a reduce presiunea intraoculară datorită creșterii conținutului apos în camera anterioară a ochiului.

Rolul osmozei în sistemele biologice.

· Provoacă turgerea (elasticitatea) celulelor.

· Asigură curgerea apei în celule și structurile intercelulare, elasticitatea țesuturilor și păstrarea unei anumite forme a organelor. Asigură transportul substanțelor.

· Presiunea osmotică a sângelui uman la 310 K este de 7,7 atm, concentrația de NaCl este de 0,9%.

Plasmoliza și hemoliza

Plasmoliza – compresie, încrețire a celulei într-o soluție hipertonă.

Hemoliza – umflarea și ruperea celulelor într-o soluție hipotonă.

Biletul 14. Proprietățile coligative ale soluțiilor de electroliți diluați. Coeficientul izotonic.

Osmoza este mișcarea spontană a unui solvent dintr-o soluție cu o concentrație scăzută de particule într-o soluție cu o concentrație mare a acestora printr-o membrană permeabilă numai la solvent. Presiunea osmotică este cantitatea în exces de presiune hidrostatică care trebuie aplicată unei soluții pentru a echilibra difuzia solventului printr-o membrană semipermeabilă 1.

1 Dicţionar enciclopedic de termeni medicali - M.: Enciclopedia sovietică, 1983, p. 270.

Presiunea osmotică a plasmei sanguine este în medie de 6,62 atm (interval de fluctuații 6,47-6,72 atm). Presiunea osmotică depinde doar de concentrația particulelor dizolvate în soluție și nu depinde de masa, dimensiunea și valența acestora. Astfel, presiunea osmotică este creată în soluție de toate particulele - atât ionii (Na +, K +, C1 -, HCO 3 -) cât și moleculele neutre (glucoză, uree).

În biologie și medicină, starea osmotică a mediilor este de obicei exprimată prin două concepte: osmolaritatea, care este concentrația totală a particulelor dizolvate într-un litru de soluție (în miliosmoli pe litru) și osmolalitatea, care este concentrația particulelor în 1 litru. kg de solvent, adică apă (mosmol/kg).

Osmolalitatea unei soluții este numeric egală cu concentrația totală exprimată în cantitatea de substanțe (în milimoli, dar nu în miliechivalenți) conținute în 1 kg de solvent (apă), plus cantitatea de electroliți complet disociați, substanțe nedisociate (glucoză, uree) sau substanțe slab disociate precum proteinele . Deoarece osmolalitatea (dar nu osmolaritatea) este determinată folosind un dispozitiv special de osmometru, vom folosi acest termen.

Toți ionii monovalenți (Na +, K +, Cl -) formează un număr de osmoli în soluție egal cu numărul de moli și echivalenți (sarcini electrice). Ionii divalenți formează fiecare un osmol (și un mol) în soluție, dar doi echivalenți.

Partea presiunii osmotice creată în fluidele biologice de proteine se numește presiune coloido-osmotică (oncotică) (COD). Este de aproximativ 0,7% din presiunea osmotică (sau concentrația osmotică), adică aproximativ 30 mm Hg. Artă. (2 mOsmol/kg), dar are o importanță funcțională excepțional de mare datorită hidrofilității ridicate a proteinelor și incapacității acestora de a trece liber prin membranele biologice semi-permeabile.

CODUL plasmei sanguine și al altor medii se determină cu ajutorul aparatelor oncometru speciale. Valorile normale ale osmolalității mediilor biologice și fluidelor corpului uman sunt date în tabel. 1.2.

Tabelul 1.2. Valorile normale ale osmolalității mediilor biologice

Toate concentrațiile sunt exprimate în mmol/l. Dacă osmolaritatea măsurată o depășește pe cea calculată cu mai mult de 10 mOsm/L, sângele conține substanțe active osmotic.

ISTORICUL BOLII N 2

Un lucrător al service-ului auto a fost dus inconștient de la domiciliul său la clinică. Potrivit vecinilor, acesta a fost deprimat în ultimele 2 săptămâni din cauza morții fiicei sale într-un accident de mașină.

Victima nu și-a recăpătat conștiința, temperatura, tensiunea arterială și pulsul erau normale, dar a existat o hiperventilație severă.

Date de laborator:

ser:

sodiu 138 mmol/l

Potasiu 5,2 mmol/l

· bicarbonați 4 mmol/l

· uree 7,0 mmol/l

· creatinina 110 µmol/l

· glucoză 4,5 mmol/l

· calciu 1,5 mmol/l

· osmolaritate 326 mOsmol/l

· cromatografic nu s-au detectat paracetamol și salicilați în sânge.

sânge - pH 6,99, pCO 2 –18k mm Hg

testul de urină pentru glucoză și cetone este negativ.

Discuţie:

Are loc acidoza metabolică severă, în timp ce cetoacidoza diabetică este complet exclusă, deoarece concentrația de glucoză în plasmă este normală și nu există corpi cetonici în urină.

Osmolaritatea așteptată (calculată) este de 288 mOsmol/L, osmolaritatea măsurată este de 326 mOsmol/L. Un interval osmolar de 38 mOsmol/L indică prezența unei cantități mari de substanțe active osmotic în sânge. Această substanță poate fi alcool, dar intoxicația cu alcool duce de obicei la cetoacidoză, ceea ce nu a fost cazul în acest caz. Un indicator important este conținutul scăzut de Ca +2 din ser. Combinația dintre acidoză severă și hipocalcemie este caracteristică intoxicației cu etilenglicol.

Etilenglicolul este metabolizat în organism la diverși acizi organici, inclusiv oxalat, care se complexează cu Ca 2+ pentru a forma oxalat-Ca insolubil.

· osmolaritatea OSMOLARITATE ȘI OSMOLARITATE

· osmolalitate Compoziția fluidelor biologice include întotdeauna mai multe componente:

reflectă concentrația osmotic activă a componentelor fluide și se exprimă în osmoli/l.

măsurată ca concentrație a acelorași componente active osmotic, dar exprimată în osmoli/kg H20.

În condiții normale, osmolaritatea și osmolalitatea plasmatică sunt destul de apropiate.

Osmolaritatea plasmatică » 300 mOsmol/l.

Osmolalitate plasmatică » 290 mOsmol/kg H 2 O

Cantitatea de substanțe dizolvate din urină, sau densitatea sau greutatea specifică, este unul dintre cele mai tradiționale teste care face parte dintr-o analiză de urină. Osmolaritatea este un indicator mai strict decât greutatea specifică. Osmolaritatea depinde de numărul de particule dizolvate într-o soluție, în timp ce greutatea specifică depinde atât de numărul, cât și de natura particulelor dizolvate. Osmolaritatea și densitatea urinei sunt strâns legate, dar avantajul utilizării unităților de osmolaritate este capacitatea de a compara urina cu sângele, ceea ce oferă o oportunitate mai mare de a recunoaște funcția renală. Unul dintre avantajele fundamentale ale măsurării osmolarității mai degrabă decât a densității urinei este că proteinele și glucoza nu afectează osmolaritatea la fel de mult ca densitatea (gravitatea specifică). O creștere a glucozei în urină, proteinelor, medicamentelor sau metaboliților acestora, manitol sau dextransi (ca urmare a administrării intravenoase) este indirectă indicată de o încălcare a relației liniare dintre greutatea specifică și osmolaritate la valori ale greutății specifice peste 1030 g/l. . Tabelul 10 arată relația dintre osmolaritate și greutatea specifică a urinei.

Tabelul 10.

Relația dintre osmolaritate și greutatea specifică

DETERMINAREA OSMOLARITATII SOLUTIILOR APOSE (OSMOLARITATE EXPERIMENTALA)

Pentru determinarea practica a osmolaritatii se pot folosi trei metode: osmometria crioscopica, membranara si cu abur.

1 osmol per kilogram de apă scade punctul de îngheț cu 1,86 °C și scade presiunea vaporilor cu 0,3 mmHg. Artă. la o temperatură de 25 °C. Măsurarea acestor modificări stă la baza metodei crioscopice și a metodei osmometriei vaporilor.
1. Metoda crioscopică

Metoda se bazează pe scăderea punctului de îngheț al soluțiilor în comparație cu punctul de îngheț al unui solvent pur. Această metodă a găsit cea mai largă aplicație practică, deoarece este destul de universală și precisă.

1. Determinarea osmolarității cu ajutorul unui termometru Beckman. Temperatura de îngheț se determină folosind instalația prezentată în Fig. 13.1. Instalația este formată dintr-un vas A cu diametrul de 30-35 mm și lungimea de aproximativ 200 mm, în care se pune soluția de testare (sau solventul); partea superioară a vasului este extinsă și închisă cu un dop cu două orificii pentru scufundarea termometrului B și agitator C; vasul A este introdus într-un recipient mai larg (D) astfel încât să nu-și atingă pereții sau fundul; De asemenea, termometrul nu trebuie să atingă pereții sau fundul vasului A; nivelul amestecului de răcire din recipientul D nu trebuie să fie mai mic decât nivelul soluției de testare din vasul A. La efectuarea experimentului, soluția (sau solventul) trebuie să acopere rezervorul principal de mercur al termometrului. Temperatura amestecului de răcire trebuie să fie cu 3-5 °C sub punctul de îngheț al solventului (pentru apa dublu distilată: de la minus 3 la minus 5 °C); Controlul temperaturii sub zero se realizează cu ajutorul unui termometru D sub zero cu o valoare a diviziunii de 0,5 °C. Compoziția amestecului de răcire: gheață + clorură de sodiu cristalină. Instalarea unui termometru Beckmann pentru studii criometrice se realizează prin selectarea cantității de mercur din rezervorul principal, astfel încât atunci când un solvent pur (apă bidistilată) îngheață, meniscul de mercur din capilar se află în partea de sus a scalei de măsurare. În acest caz, este posibil să se înregistreze scăderea așteptată a punctului de îngheț al soluției apoase.

Orez. 13.1.

A - vas pentru soluția de testat; B - Termometru Beckman; B - agitator; G - recipient cu amestecul de răcire; D - termometru pentru măsurarea temperaturii amestecului de răcire

Metodologie. Pentru a determina punctul de îngheț al unui solvent pur, se folosește următoarea tehnică: lichidul este lăsat să se suprarăci (răcit fără agitare), iar când termometrul arată o temperatură cu 0,2-0,3 °C sub punctul de îngheț așteptat, amestecarea provoacă solventul. cristale pentru a precipita; în acest caz lichidul este încălzit până la punctul de îngheț. Temperatura maximă (media a trei măsurători care diferă cu cel mult 0,01 °C) pe care o arată termometrul după ce cristalele încep să precipite este înregistrată ca punct de îngheț al solventului (T±).

O cantitate suficientă din soluția apoasă de testat este turnată în vasul uscat A; determinarea punctului de îngheț se efectuează așa cum este descris mai sus pentru un solvent pur; rezultatul mediu a trei experimente este înregistrat ca punct de îngheț al soluției de medicament testat (T2).

Osmolaritatea soluției se calculează folosind formula:

Sosm.= x 1000 (mOsm/kg), (4)

unde: T2 este punctul de îngheț al unui solvent pur, grade Celsius; T este temperatura de îngheț a soluției de testat, grade Celsius (°C); K este constanta criometrică a solventului (pentru apă: 1,86).

2. Determinarea osmolarității soluțiilor cu ajutorul unui osmometru crioscopic automat. Această opțiune implică utilizarea osmometrelor automate, de exemplu, MT-2, MT-4 (fabricate de NPP Burevestnik, Sankt Petersburg). Soluția de testat (de obicei 0,2 ml) se pune într-un vas de sticlă scufundat într-o baie cu temperatură controlată. Termocuplul și vibratorul sunt plasate sub soluția de testare; temperatura din baie este redusă până când soluția este suprarăcită. Porniți vibratorul și provocați cristalizarea apei în soluția de testare; căldura degajată ridică temperatura soluției până la punctul de îngheț. Pe baza punctului de îngheț fix al soluției, se calculează osmolaritatea. Dispozitivul este calibrat folosind soluții standard de clorură de sodiu sau potasiu, care acoperă intervalul de osmolaritate detectabil (Tabelul 13.1).

Tabelul 13.1

Valori standard de referință pentru scăderea punctului de îngheț și eficiența concentrației osmotice a soluțiilor apoase de cloruri de sodiu și potasiu

2. Metoda osmometriei membranare

Metoda se bazează pe utilizarea proprietăților membranelor semi-permeabile pentru a permite selectiv trecerea moleculelor de substanțe.

Forța motrice din spatele procesului este procesul de osmoză. Solventul pătrunde în soluția de testat până la stabilirea echilibrului; presiunea hidrostatică suplimentară care apare este aproximativ egală cu presiunea osmotică și poate fi calculată folosind formula:

presiunea osmotică;

presiune hidrostatică;

densitatea lichidului;

accelerarea gravitației;

înălțimea coloanei de lichid.

Osmolaritatea poate fi calculată folosind formula:

unde: R este constanta universală a gazului (8,314 J/molK); T - temperatura absolută, Kelvin.

Nota. Această metodă este aplicabilă numai pentru soluții de substanțe cu greutate moleculară mare (104-106 g/mol). Atunci când se analizează soluții care conțin electroliți și alte substanțe cu greutate moleculară mică, se va determina doar presiunea osmotică creată de componentele cu greutate moleculară mare a soluției.

Metodologie. Soluția de testat este introdusă într-un orificiu special din celula de măsurare folosind o seringă (Fig. 13.2) cu un ac lung. Calibrarea se realizează folosind un dispozitiv situat în dispozitiv. Se fac cel puțin trei măsurători. Pentru a obține rezultate reproductibile, este necesar un volum de probă de cel puțin 1,2 ml.

Orez. 13.2.

- solutie de testare;
- linie de alimentare/scoatere a soluției de testare (debitmetrul este setat în poziția „măsurare”);
- membrana;
- solvent alimentat printr-o linie separată;
- blocuri termostatate;
- corpul celular;
- senzor de presiune.
3. Metoda osmometriei cu abur

Metoda se bazează pe măsurarea diferenței de temperatură cu termistori (rezistențe sensibile la temperatură) datorită diferenței dintre presiunea vaporilor de deasupra unei soluții de substanță și a unui solvent pur. Când se aplică o picătură de solvent ambilor termistori, diferența de temperatură este zero. Dacă una dintre picături este înlocuită cu o picătură de soluție de testat, atunci pe suprafața acestui termistor are loc condensarea vaporilor de solvent, deoarece presiunea de vapori a solventului deasupra acestei suprafețe este mai mică. În acest caz, temperatura scăderii soluției crește datorită procesului de condensare exotermă până când presiunea vaporilor deasupra scăderii soluției și presiunea solventului pur din celulă sunt egale. Se măsoară diferența de temperatură observată. Diferența de temperatură este practic proporțională cu concentrația molală a soluției.

Metodologie. Într-o celulă pretermostată la o temperatură nu mai mică de 25 °C și saturată cu vapori de solvent (apă), se aplică o picătură de apă la ambii termistori (Fig. 13.3).

Orez. 13.3.

- sonda de masura;
- seringa;
- ferestre pentru monitorizarea stării celulei

și termistoare (nu sunt prezente în toate modelele de osmometre cu abur);

- termistoare;
- celula de masura;
- blocuri pentru controlul temperaturii.

Citirile obținute de la dispozitiv sunt înregistrate. Apoi, dispozitivul este calibrat folosind soluții standard de mai multe concentrații. Înainte de fiecare măsurătoare, unul dintre termistori este spălat cu un solvent curat și se aplică o picătură de soluție. Volumele de picături de soluție aplicate și de solvent pur trebuie să fie aceleași; De asemenea, volumele picăturilor de soluții de calibrare trebuie să fie egale.

Pe baza rezultatelor calibrării, este reprezentat grafic un grafic al diferenței de temperatură în funcție de osmolalitate. Punct zero - citiri ale instrumentului pentru solvent pur. În continuare, se analizează soluțiile de testare. Osmolalitatea este găsită folosind un grafic de calibrare.

Osmoză- acesta este un fenomen fizic, a cărui esență este mișcarea apei printr-o membrană semi-permeabilă, cauzată de diferența dintre concentrațiile particulelor de dizolvat nedifuzante situate pe ambele părți ale membranei. Presiunea osmotică este presiunea care trebuie aplicată pentru a preveni deplasarea apei printr-o membrană semipermeabilă către o soluție de concentrație mai mare. Presiunea osmotică depinde numai de concentrația particulelor nedifuzante, deoarece energia cinetică medie a acestor particule este aceeași și nu depinde de masa lor.Un osmol corespunde la 1 mol dintr-o substanță nedisociabilă. Pentru substanțele în stare ionizată, fiecare mol corespunde numărului i-lea de osmoli, unde n- numărul de ioni formați în timpul disocierii. Când se dizolvă 1 mol dintr-o substanță puternic ionizată, cum ar fi NaCl, ar trebui să se formeze 2 osmoli, dar, în realitate, interacțiunea cationilor și anionilor reduce activitatea osmotică eficientă a soluției de NaCl cu 25%. O diferență de 1 miliosmol/L între cele două soluții creează o presiune osmotică de 19,3 mm Hg. Artă. Osmolaritatea soluție este numărul de osmoli de substanță dizolvată conținută in 1 l

TABELUL 28-1. Compartimentele fluide ale corpului (la un bărbat care cântărește 70 kg)

soluţie,în timp ce osmolalitate este numărul de osmoli ai unei substanțe dizolvate în 1 kg de solvent.tonicitate, Osmolaritatea și osmolalitatea sunt adesea folosite în mod interschimbabil, ceea ce nu este în întregime corect. Tonicitatea reflectă efectul soluției asupra volumului celular. O soluție izotonă nu afectează volumul celulei, în timp ce o soluție hipotonă duce la o creștere a volumului (apa pătrunde în celulă), iar o soluție hipertonă, dimpotrivă, duce la o scădere (apa iese din celulă).

Compartimentele fluide ale corpului

Apa reprezintă 60% din greutatea corporală a unui bărbat adult și 50% din greutatea unei femei adulte. Apa este distribuită în compartimentele intracelulare și extracelulare. Lichidul extracelular este împărțit în interstițial și intravascular. Lichidul interstițial înconjoară celulele din exterior și este situat în afara patului vascular. În tabel Figura 28-1 prezintă distribuția apei în compartimentele fluide ale corpului.

Volumul compartimentelor lichide depinde de compoziția și concentrația substanțelor dizolvate în ele (Tabelul 28-2). Diferențele de concentrație se datorează în principal proprietăților fizice

membrane care separă spațiile lichide. Forțele osmotice cauzate de particulele nedifuzante determină distribuția apei în corp și, în consecință, volumul compartimentelor de fluid.

Lichidul intracelular

Membrana celulară joacă un rol important în reglarea volumului intracelular al fluidului și a compoziției sale chimice. ATPaza legată de membrană asigură mișcarea fluxurilor direcționate opus de Na + și K + într-un raport de 3: 2. Membrana celulară este permeabilă la ionii de potasiu, dar relativ impermeabilă la ionii de sodiu, astfel încât potasiul se acumulează în interiorul celulei, iar sodiul. este concentrată în spațiul extracelular. Astfel, potasiul este principala componentă osmotic activă a lichidului intracelular, în timp ce sodiul este principala componentă osmotic activă a lichidului extracelular.

Membrana celulară este impermeabilă la majoritatea proteinelor, astfel încât concentrația lor în celulă este mare. Proteinele sunt anioni nedifuzanți, astfel încât ATPaza dependentă de Ka + /K + - legată de membrană asigură schimbul de Na + cu K + într-un raport de 3: 2, ceea ce previne dezvoltarea hiper-hipercelulare intracelulare relative.

TABELUL 28-2. Compoziția chimică a compartimentelor fluide ale corpului uman

Masa molară a PO4 = 95 g/mol.

osmolalitate. Funcția afectată a ATPazei dependente de Na + /K + -3a (de exemplu, în timpul ischemiei sau hipoxiei) duce la umflarea progresivă a celulelor.

Lichidul extracelular

Funcția principală a lichidului extracelular este de a furniza celulelor nutrienți și de a elimina deșeurile. Menținerea unui volum normal al spațiului extracelular, în special a lichidului intravascular, este extrem de importantă pentru funcționarea normală a organismului. Sodiul este principalul cation și componenta osmotic activă a lichidului extracelular, prin urmare concentrația de sodiu este cea care determină volumul lichidului extracelular. În consecință, modificările volumului lichidului extracelular sunt asociate cu modificări ale conținutului total de sodiu din organism, care, la rândul său, este determinat de aportul de sodiu în organism, excreția acestuia de către rinichi și pierderile extrarenale.