Osmotiskt tryck

Av osmotiskt tryck motsvarar trycket som finns i lösningsmedlet på den mer koncentrerade sidan av ett semipermeabelt eller selektivt permeabelt membran. Trycket driver flödet av lösningsmedel genom membranet och dikterar dess riktning. Sjukdomar relaterade till osmotiskt tryck är till exempel minskad tryckmotstånd hos blodcellerna.

Vad är osmotiskt tryck?

Med termen osmotiskt tryck beskriver medicinen det fysiologiska trycket som möjliggör osmos. Osmos motsvarar det riktade flödet av molekylpartiklar genom semipermeabla eller selektivt permeabla separationsskikt. Detta innebär att osmos är en viktig transport av ämnen i människokroppen.

Det osmotiska trycket är huvudkravet för denna massöverföringsprocess. De upplösta molekylerna i ett lösningsmedel orsakar det osmotiska trycket på sidan av gränssnittet med den högre koncentrationen. De resulterande tryckförhållandena driver flödet av lösningsmedlet genom respektive membran. På detta sätt rör sig lösningsmedlet från sidan med den lägre partikelkoncentrationen genom membranet och flyter sålunda till sidan med den högre koncentration som det osmotiska trycket existerar på. Molekylpartiklarna själva kan inte passera genom det semipermeabla eller selektivt permeabla membranet.

Funktion & uppgift

Det osmotiska trycket beror på koncentrationsförhållandena för två lösningar som är belägna på olika sidor av ett semipermeabelt eller selektivt permeabelt membran. Även om det finns osmotiskt tryck på den lägre koncentrerade sidan är trycket alltid högre på den högre koncentrerade sidan av lösta ämnet.

I människokroppen rinner vatten in i de enskilda cellerna från interstitium. Denna tillströmning sker från en sida med en lägre koncentration till en sida med en högre koncentration. Cellerna har ett visst inre tryck. Detta tryck är också känt som en turgor. Tillflödet fortsätter tills turgorn i cellerna har nått samma nivå som det osmotiska trycket. Trycket som finns på insidan och trycket som verkar på utsidan är därför ekvivalenta vid slutet av inflödet.

Det osmotiska trycket kan mätas och beräknas. I princip gäller samma fysiklagar i utspädda flytande lösningar som i ideala gaser. Av detta skäl är det osmotiska trycket alltid proportionellt mot den absoluta temperaturen. Dessutom finns det en proportionalitet mellan molkoncentrationen av den specifika upplösta substansen och nivån på det osmotiska trycket. Trycket beror främst på antalet molekylpartiklar i den upplösta substansen.

I en lösning av en mol substans i 22,4 liter lösningsmedel är det osmotiska trycket vid temperaturer av 0 grader Celsius eller 273,15 Kelvin 101,325 kPa. Van't Hoffs lag specificerar dessa förhållanden. Lagen gäller dock endast för utspädda lösningar under ett värde av 0,1 M.

Analogin till lagarna för ideala gaser är följande: det osmotiska trycket motverkar tillströmningen av lösningsmedel. Av detta skäl stoppar inflödet av lösningsmedel så snart jämvikt uppnås.

Osmometrar kan användas för att bestämma det osmotiska trycket i en lösning. Trycket mäts antingen statiskt, efter att jämvikt har uppnåtts, eller dynamiskt. Vid dynamisk mätning måste externt tryck appliceras på stigarmanometern för att avbryta det osmotiska flödet. Genom att mäta trycket kan makromolekylernas medelmolekylmassa också bestämmas.

Sjukdomar och sjukdomar

Till exempel kan sjukdomar relaterade till osmotiskt tryck påverka blodceller. De röda blodkropparna har en osmotisk resistens. Denna osmotiska resistens hos de röda blodkropparna reduceras vid olika sjukdomar. Precis som många sjukdomar är förknippade med en ökning av osmotisk resistens. För att identifiera sådana sjukdomar mäts den osmotiska erytrocytbeständigheten. Framför allt möjliggör mätningen diagnos av resistensreducerande sjukdomar.

Dessa sjukdomar inkluderar till exempel sfäroidal anemi. Andra hemolytiska anemier kan också minska den osmotiska resistensen hos röda blodkroppar. Hemolytisk anemi är en grupp sjukdomar associerade med anemi på grund av ökad eller för tidig nedbrytning av röda blodkroppar. Medicin kallar detta för hemolys. Hemolys förknippas ofta med underliggande sjukdomar. De kan orsakas av mekaniska processer eller genetisk disposition. Förutom fysiologisk hemolys på grund av erytrocytternas ålder kan mekanisk överanvändning såsom hjärtventilersättning, termisk skada från uppvärmning och osmotisk skada bestämma förfallet. Vid osmotiska skador är hyper- eller hypoosmolära lösningar den faktiska orsaken till förfallet.

För att mäta osmotisk resistens placeras en patients röda blodkroppar i rör med ökande saltkoncentration. Ett av rören innehåller nästan rent vatten. En innehåller en saltkoncentration som är optimal för röda blodkroppar. Efter 24 timmar spricker blodcellerna i det rena vattnet. I rör med högre saltkoncentration tenderar det bara att få blodceller spricker. Om patienten har en sjukdom med reducerad osmotisk resistens hos blodcellerna, spricker kropparna till och med i högre saltkoncentrationer och kan inte motstå det osmotiska trycket.

Den osmotiska resistensen kan också ökas. En ökning av resistensen är ospecifik och kan vara resultatet av olika sjukdomar. Exempel på sjukdomar med ökad osmotisk resistens hos de röda blodkropparna är talassemi, järnbristanemi och sigdcellanemi. Dessutom kan gulsot och leverskada öka motståndet.