База знань загальні питання про воду

Необхідною умовою життєдіяльності організму є транспорт одного дуже важливого речовини, а саме води. Хоча вода абсолютно необхідна живій клітині, проте клітина не має ніякої спеціальної системою ні для її поглинання, ні для її виведення назовні. Вода проходить крізь клітинну мембрану абсолютно вільно шляхом так званого осмосу.

Осмосом називають проходження води через вибірково проникну мембрану, зокрема через клітинну мембрану. У разі клітинної мембрани осмос частково обумовлений дифузією окремих молекул води крізь цю мембрану, а частково - струмом води через особливі пори в мембрані. Оскільки концентрація якого водного розчину залежить від кількості розчиненого у воді речовини, вода прагне переходити з більш розведеного розчину (де концентрація води вище) в більш концентрований (де концентрація води відповідно нижче).

Осмотичний рух води залежить від двох основних чинників:
1) від загальної концентрації всіх розчинених у воді частинок по обидві сторони мембрани і
2) від тиску, створюваного кожним розчином.

За інших рівних умов вода прагне переходити через вибірково проникну мембрану від менш концентрованого розчину до розчину з більш високою загальною концентрацією всіх розчинених частинок (рис.1.).

Мал. 1. Осмос в штучної системі. Трубку, яка містить розчин глюкози і закриту з одного кінця мембраною, що пропускає воду, але не пропускає глюкозу, опускають закритим кінцем в посудину з водою. Вода може проходити через мембрану в тому й в іншому напрямку; проте молекули глюкози в трубці заважають руху сусідніх молекул води, і тому більше води входить в трубку, ніж виходить з неї. Розчин піднімається в трубці до тих пір, поки тиск його стовпа не стане достатнім для того, щоб витісняти воду з трубки з такою ж швидкістю, з якою вона надходить всередину.

Однак при цьому в якийсь момент вода, що надійшла в більш концентрований розчин, може розвинути такий тиск, що це тиск буде витісняти її назовні з такою ж швидкістю, з якою вона надходить всередину.

Не володіючи здатністю насмоктувати або відкачувати воду безпосередньо, клітини регулюють приплив і відтік води, змінюючи концентрацію знаходяться в них розчинених речовин. Щоб поглинути більше води, клітина поглинає більше іонів різних солей, молекул глюкози або інших розчинних з'єднань. В результаті в клітині підвищується концентрація розчинених частинок. Вода за законами осмосу починає надходити в клітину, прагнучи до вирівнювання своєї власної концентрації по обидва боки мембрани.

Так працює ця система до тих пір, поки концентрація розчинених речовин поза клітиною і в клітці приблизно однакова. А що відбувається, коли концентрація всередині і поза клітиною дуже сильно різниться? Якщо в середовищі концентрація розчинених речовин вище, ніж в самій клітині, або якщо середовищем для клітини служить практично сухе повітря, то клітина втрачає воду і зморщується, як це буває, коли рослини прівядают в сухий жаркий день. З відпливом води вміст клітини стискається і відходить від клітинних стінок (рис. 2).

Мал. 2. Тургор і завядание у рослин.
А. Рослинні клітини, оточені розведеним розчином, поглинають воду шляхом осмосу через клітинну мембрану і залишаються тургесцентнимі.
Б. Рослинні клітини, оточені концентрованим розчином, втрачають воду внаслідок осмосу, і рослина завядает.

Якщо, проте, зів'яле рослина помістити в воду, то вода знову надходить у клітини. Вони стають тургесцентнимі, тобто набухають від води і знову притискаються до клітинних стінок, підкоряючись тургорного тиску, спрямованому зсередини назовні. Клітинні стінки здатні розтягуватися лише до певної межі, після якого вони починають надавати засунений, витісняють воду з клітин з такою ж швидкістю, з якою вона в них надходить. Таким способом клітинні стінки захищають клітини: не дають їм лопнути під напором надлишку води.

Багато тварин клітини, якщо помістити їх в чисту воду або в дуже розбавлений розчин, лопаються, тому що у них немає клітинних стінок (рис. 3).

Мал. 3. Осмос в тваринній клітині.
А. Тваринна клітина в розбавленому розчині поглинає воду до тих пір, поки не лопне
Б. Тваринна клітина в концентрованому розчині втрачає воду і зморщується

Щоб уникнути цього лікарські препарати, призначені для внутрішньовенного введення, готують не на чистій воді, а на спеціальних сольових розчинах. Тварини клітини, які стикаються з водою постійно, наприклад клітини, що вистилають шлунково-кишковий тракт людини, мають пристосуваннями, які не дають їм поглинати занадто багато води. Коли ми п'ємо воду, вона всмоктується і розподіляється поступово; саме тому клітини в нашому організмі і не лопаються.

Інші питання цієї теми: