Osmoza a ciśnienie krwi: Związek i znaczenie dla zdrowia
- Szczegóły
Roztwór to nierozdzielająca się w długich okresach czasu mieszanina dwóch lub więcej związków chemicznych. Skład roztworów określa się przez podanie stężenia składników. W roztworach zwykle jeden ze związków chemicznych jest nazywany rozpuszczalnikiem, a drugi substancją rozpuszczaną.
Co to jest osmoza?
Osmoza to zjawisko polegające na samorzutnym przechodzeniu cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną (np. błonę komórkową), oddzielającą rozpuszczalnik od roztworu. Jest dyfuzją rozpuszczalnika, która rozdziela dwa roztwory o różnym stężeniu. Warto pamiętać, że dyfuzja jest pojęciem szerszym i dotyczy wszystkich związków. W procesie dyfuzji - inaczej niż w przypadku osmozy - nie występuje półprzepuszczalna membrana. Osmoza jest więc szczególnym rodzajem dyfuzji. Termin osmoza po grecku oznacza „pchnięcie” lub „impuls”, co doskonale ujmuje istotę zjawiska. Po raz pierwszy użył go Jean-Antoine Nollet, profesor fizyki eksperymentalnej, w 1747 r.
Jak przebiega osmoza?
W dużym uproszczeniu osmoza polega na przechodzeniu przez membranę cząsteczek cieczy z roztworu o stężeniu mniejszym (hipotonicznym) do roztworu o stężeniu większym (hipertonicznym), to jest takim, który ma większe stężenie cząsteczek. Roztwór, z którego ubywa rozpuszczalnika nazywa się hipotonicznym, tego w którym przybywa nazywa się hipertonicznym. Naczynie składa się z dwóch części A i B rozdzielonych błoną. W części naczynia A znajduje się woda, w części naczynia B - woda + związek nieprzechodzący przez błonę.
W takiej sytuacji, w części A jest więcej cząsteczek wody i więcej ich zderzeń z błoną niż w części B, a w związku z tym istnieje większe prawdopodobieństwo przejścia cząsteczek wody z części A do B niż odwrotnie. Zjawisko osmozy zachodzi we wszystkich organizmach żywych. Rośliny wykorzystują zjawiska osmotyczne do transportu wody od korzeni do liści. U zwierząt jest ona elementem procesów homeostazy. Osmozę stosuje się także w wielu dziedzinach, tak w nauce czy przemyśle, jak i w codziennym życiu (np. w procesie oczyszczania wody).
Dzięki niej można na przykład usunąć zanieczyszczenia i sprawić, że woda będzie czysta. Proces osmozy polega na przepływie czystej wody przez membranę półprzepuszczalną, z wyższego stężenia rozpuszczonej substancji do obszaru o niższym stężeniu - aż do osiągnięcia równowagi w procentach rozpuszczonych substancji po obu stronach membrany. Jeśli ciśnienie jest wystarczająco wysokie (nazywane ciśnieniem osmotycznym), aby zatrzymać przepływ wody przez membranę, proces zostaje zatrzymany.
Przeczytaj także: Zastosowanie wężyków do filtra osmozy
Membrana przepuszcza pewne cząsteczki (np. cząsteczki wody), ale innych nie (np. cząsteczki soli). Jest to możliwe, ponieważ zarówno cząsteczki rozpuszczalnika, jak i substancji rozpuszczonej wewnątrz cieczy pozostają w spontanicznym, chaotycznym, ciągłym, ruchu. Przemieszczają się we wszystkich kierunkach. Oznacza to, że pewne jest, iż każda z nich zderzy się z membraną. W sytuacji, gdy trafi w miejsce, gdzie znajduje się otwór, przepływa na drugą stronę. Aby doszło do osmozy, błona rozdzielająca roztwory musi mieć inną przepuszczalność dla rozpuszczalnika, a inną dla substancji rozpuszczonej. Oznacza to, że błona przepuszcza mniejsze cząsteczki rozpuszczalnika i zatrzymuje większe cząsteczki substancji rozpuszczonej.
Ciśnienie osmotyczne
Ciśnienie osmotyczne to takie ciśnienie, którym należy zadziałać na roztwór, aby powstrzymać przepływ rozpuszczalnika przez półprzepuszczalną membranę. Na podstawie tej wartości obliczać można masę cząsteczkową związków chemicznych. Każda komórka w ludzkim (a także zwierzęcym czy roślinnym) organizmie otoczona jest błoną komórkową. Jej podstawową rolą jest zapewnianie integralności komórki poprzez zachowanie charakterystycznego dla niej składu chemicznego, często różniącego się od otaczającego ją środowiska. Jednocześnie warunkuje ona wymianę materii i informacji pomiędzy komórką, a jej otoczeniem. Jeżeli dwa roztwory o różnych stężeniach oddzielimy od siebie taką błoną półprzepuszczalną, to rozpuszczone substancje rozpuszczalnika będą wykazywały zdolność do spontanicznego przepływu.
Cząsteczki substancji rozpuszczonej są przeważnie większe od cząsteczek wody, a dodatkowo często są one otoczone płaszczem, zbudowanym z cząsteczek rozpuszczalnika. Jako że mają większe rozmiary, nie mogą swobodnie przechodzić przez pory w błonie. Dla porównania mniejsze cząstki wody (lub innego rozpuszczalnika) będą mogły swobodnie przechodzić przez wspomniane pory w błonie.
Taka dyfuzja płynów związana z różnicą stężeń po obu stronach membrany półprzepuszczalnej określa się terminem osmozy. Wielkość ciśnienia hydrostatycznego w stanie równowagi jest miarą ciśnienia osmotycznego.
Rodzaje roztworów w kontekście osmozy:
Przeczytaj także: Analiza dzbanków filtrujących wodę z RO
- hipotoniczne - płyny znajdujące się na zewnątrz komórki (po zewnętrznej stronie błony półprzepuszczalnej) mają niższe stężenie niż płyny znajdujące się wewnątrz komórki. Ciśnienie osmotyczne jest więc niższe na zewnątrz. Konsekwencją tego jest ruch wody do wnętrza komórki, czego celem jest obniżenie ciśnienia osmotycznego w jej wnętrzu. Może to powodować pęcznienie komórki i w końcu jej rozerwanie.
- hipertoniczne - płyny znajdujące się wewnątrz komórki (po wewnętrznej stronie błony półprzepuszczalnej) mają niższe stężenie niż płyny znajdujące się na zewnątrz komórki. Ciśnienie osmotyczne jest więc niższe wewnątrz niej. W sytuacjach, gdy roztwór jest hipertoniczny, może dojść do kurczenia się i rozkurczania komórek.
Wszystkie 3 rodzaje roztworów można spotkać w otaczającym nas świecie. Mówi się wówczas o tzw. oporności osmotycznej, co ma znaczenie również we współczesnej medycynie.
Ciśnienie osmotyczne krwi
Ciśnienie osmotyczne krwi to ważny parametr fizjologiczny, który odnosi się do zdolności osocza do przyciągania wody. Wysokie ciśnienie osmotyczne krwi może prowadzić do odwodnienia organizmu, ponieważ przyciąga wodę z tkanek do naczyń krwionośnych, co może skutkować spadkiem objętości krwi. Z kolei niskie ciśnienie osmotyczne może powodować nadmierną retencję wody w tkankach i obrzęk.
Ciśnienie osmotyczne krwi jest ważnym parametrem w diagnostyce i monitorowaniu różnych stanów chorobowych, takich jak niewydolność nerek, choroby wątroby, zaburzenia metaboliczne czy zaburzenia gospodarki elektrolitowej.
Ciśnienie osmotyczne to jeden ze wskaźników obrazujących prawidłowy rozkład płynów w organizmie każdego człowieka. Najczęściej badane jest ciśnienie osmotyczne krwi. Jakiekolwiek odchylenia od normy powodują konieczność leczenia. Leczenie to najogólniej stwierdzając może polegać na odpowiednim nawodnieniu (przy odwodnieniu) lub przesuwaniu płynów do właściwych przestrzeni (przy tzw. przewodnieniu) Ciśnienie osmotyczne uzależnione jest od ilości płynów w organizmie każdej osoby.
Zmiany tego ciśnienia mogą wywołać niekorzystne skutki dla organizmu. Dlatego ważne jest, aby regulować ciśnienie osmotyczne krwi. Bilans wodny organizmu każdego człowieka (czyli gospodarka wodno-elektrolitowa) jest bardzo powiązany z jakością i ilością płynów. Ciśnienie osmotyczne występuje we wszystkich organizmach. Samo pojęcie osmozy oznacza ruch wody z obszaru organizmu o małym stężeniu substancji rozpuszczonej do obszaru o znacznie wyższym stężeniu. Dzięki osmozie zachowana jest równowaga jonów w organizmie. Ciśnienie osmotyczne krwi to w praktyce różnica ciśnień, która utrzymuje równowagę termodynamiczną między dwiema fazami składnika, przenikającego przez przegrodę półprzepuszczalną. Jest ono zawsze związane ze stężeniem, temperaturą i typem substancji, której dotyczy. Pojawia się w transporcie substancji w komórkach żywych organizmu. Równowaga osmotycznajest podatna na zaburzenia, w szczególności w przypadku dzieci, kobiet w ciąży czy u starszych osób. Jednostką wyrażającą ciśnienie osmotyczne jest 1 miliosmoł (mOsm). W każdym zdrowym organizmie prawidłowa wartość ciśnienia osmotycznego powinna wynosić około 300 mOsm/l.
Przeczytaj także: Vontron w Akwarystyce: Opinie Użytkowników
Ale zdarzają się sytuacje, kiedy wartość ta jest znacznie odchylona od normy. Od jesgo wysokości zależy działanie krwinek czerwonych czyli erytrocytów. Ważne: obniżone ciśnienie osmotyczne może doprowadzić do tzw. przewodnienia organizmu (tzw. rozbicie erytrocytów). Gdy podlega ono wahaniom (zwiększa się lub zmniejsza), organizm uruchamia zaraz mechanizmy, które mają za zadanie je wyrównać. Gdy ciśnienie osmotyczne krwi spada, woda w organizmie przemieszcza się z przestrzeni naczyniowej do przestrzeni wewnątrzkomórkowej. Powstaje stan nadmiernego nawodnienia. Może dojść wówczas do niebezpiecznego obrzęku mózgu. Gdy z kolei rośnie woda przemieszcza się odwrotnie tzn. z przestrzeni wewnątrzkomórkowej do przestrzeni naczyniowej. Może być to spowodowane zbyt dużą ilością glukozy we krwi. Układ krwionośny ma za zadanie podtrzymywać stałe ciśnienie osmotyczne. Ogromny wpływ na stabilizacje płynów organizmie mają nerki.
Co to jest odwrócona osmoza?
Odwrócona osmoza to proces wykorzystywany w filtrach do wody, w którym by usunąć z wody zanieczyszczenia i substancje organiczne, pozostawiając jedynie czystą i krystaliczną wodę, stosuje się membranę osmotyczną. Proces odwróconej osmozy jest podobny do procesu osmozy, jednak odbywa się w odwrotnym kierunku.
Jak to działa?
Membrana jest traktowana jako filtr, za pomocą którego rozpuszczone substancje są odfiltrowywane z wody. W jej przebiegu wykorzystuje się wysokie ciśnienie po stronie roztworu, dzięki czemu woda może przepłynąć przez membranę osmotyczną z zanieczyszczonej wody (obszar o wyższym stężeniu rozpuszczonej substancji) do czystej wody (obszaru o niższym stężeniu).
Oczyszczanie wody za pomocą odwróconej osmozy
Odwracając ciśnienie osmotyczne i przepychając wodę pod ciśnieniem przez membranę, małe cząsteczki wody mogą przechodzić przez membranę, a większe cząsteczki lub cząsteczki chemiczne - nie. W rezultacie czysta woda jest zbierana po stronie wewnętrznej membrany. Zanieczyszczenia pozostają z tyłu, w przestrzeni przed membraną. W ten sposób woda jest oczyszczana z: bakterii, wirusów, metali ciężkich, związków organicznych (pestycydy, herbicydy, leki, detergenty), soli mineralnych (chlor, fluor, siarczany, węglany, sód, magnez czy wapń). Proces odwróconej osmozy filtruje zanieczyszczenia, lecz pozbawia wodę związków wapnia i magnezu, które odpowiadają za utrzymanie minimalnej twardości wody, stąd wodę trzeba mineralizować. Woda poddawana procesowi odwróconej osmozy jest nie tylko czysta, ale i smaczna. Może być stosowana do picia, gotowania, przygotowywania kawy czy herbaty. Filtr z odwróconą osmozą zazwyczaj montuje się w szafce pod zlewem kuchennym.
Zalety i wady odwróconej osmozy
Odwrócona osmoza to znana od lat metoda uzdatniania wody pitnej. Wykorzystanie zjawiska odwróconej osmozy niesie za sobą wiele korzyści. Wielu specjalistów rekomenduje to rozwiązanie przy uzdatnianiu wody kranowej. Najlepsze efekty oczyszczania można osiągnąć poprzez zastosowanie dwustopniowego filtra. Filtry odwróconej osmozy skutecznie zatrzymują alergeny oraz składniki silnie drażniące skórę. Filtrowana woda może być bezpiecznie wykorzystywana przez małe dzieci, alergików i osoby zmagające się z różnego typu chorobami skórnymi (np. Z wody usuwane są również, szczególnie niebezpieczne dla dzieci, związki ołowiu. Poprawa jakości spożywanej wody ma szczególne znaczenie dla osób z problemami zdrowotnymi. W przypadku chorób ciężkich, osłabiony organizm wymaga szczególnej uwagi. Spożywanie zdrowej wody z kranu pozwala w znacznym stopniu ograniczyć konieczność korzystania z butelkowanej wody mineralnej. Warto pamiętać, iż światowy problem odpadów plastikowych jest ogromny. Proces filtracji to również woda bardziej miękka. Ma to ogromne znaczenie nie tylko w kwestii jej spożycia.
Wymaga dużego zużycia wody
Proces odwróconej osmozy generuje pewną ilość odpadów wody, która nie jest wykorzystywana do picia. Ta stratna woda jest odprowadzana do kanalizacji, co oznacza, że system odwróconej osmozy wymaga większej ilości wody niż jest niezbędne do spożycia. Jednak istnieje rozwiązanie w postaci systemu z pompą wspomagającą, która znacząco zmniejsza ilość odrzutu do ścieku.
Usuwanie minerałów
Filtry odwróconej osmozy mogą usuwać również korzystne minerały z wody. Minerały te są niezbędne dla naszego zdrowia, a ich brak może prowadzić do niedoborów. Badania naukowców wskazują jednak, że większość minerałów człowiek pozyskuje z pożywienia, a z wody tylko niewielką ich ilość. Istnieją jednak systemy odwróconej osmozy wyposażone w mineralizator, który dodaje do wody wybrane minerały.
Konieczność regularnej wymiany wkładów filtrujących
System odwróconej osmozy wymaga regularnej wymiany filtrów, aby zapewnić optymalną wydajność.
Niewątpliwie odwrócona osmoza posiada pewne ograniczenia, które warto mieć na uwadze. Jednakże, korzyści płynące z jej zastosowania często przeważają nad wymienionymi wadami.
- Doskonała jakość wody: Dzięki odwróconej osmozie uzyskujemy wodę o najwyższej jakości, wolną od zanieczyszczeń, bakterii, wirusów oraz innych szkodliwych substancji.
- Oszczędność w dłuższej perspektywie: Zakup i instalacja systemu odwróconej osmozy może wydawać się kosztowna na początek, ale w dłuższej perspektywie pozwala na oszczędność. Dzięki niemu nie musimy kupować wód butelkowanych, które w skali roku mogą generować znaczne koszty.
- Ekologia: Pomimo straty pewnej ilości wody, korzystając z odwróconej osmozy przyczyniamy się do redukcji ilości plastikowych butelek, które trafiają na wysypisko.
Podsumowując, mimo pewnych ograniczeń odwróconej osmozy, korzyści płynące z jej zastosowania są ogromne.
Opinie lekarzy na temat odwróconej osmozy
Opinie lekarzy na temat odwróconej osmozy są zróżnicowane. Oto kilka spostrzeżeń:
- Pozytywne aspekty: Lekarze podkreślają, że odwrócona osmoza może być skutecznym sposobem usuwania niebezpiecznych substancji z wody, takich jak pestycydy, metale ciężkie czy zanieczyszczenia chemiczne. Jej działanie może przyczynić się do poprawy jakości wody, zwłaszcza w regionach o dużej zawartości tych szkodliwych substancji.
- Potencjalne wady: Jednak niektórzy lekarze zwracają uwagę na potencjalne wady odwróconej osmozy. Usuwanie minerałów z wody może prowadzić do niedoborów niektórych pierwiastków, takich jak wapń czy magnez. W związku z tym, lekarze zalecają regularne monitorowanie poziomów minerałów we krwi i w razie potrzeby stosowanie suplementów.
- Indywidualne uwarunkowania: Lekarze podkreślają, że reakcja organizmu na wodę pochodzącą z filtra odwróconej osmozy może być różna u różnych osób. Niektóre osoby mogą odczuwać korzyści z picia takiej wody, podczas gdy inne mogą doświadczać niekorzystnych efektów, takich jak nieprawidłowe trawienie czy zmniejszenie wchłaniania składników odżywczych.
Warto pamiętać, że opinie lekarzy na temat odwróconej osmozy mogą się różnić w zależności od kontekstu i indywidualnych potrzeb pacjenta. Przed podjęciem decyzji o zakupie filtra odwróconej osmozy, zawsze warto skonsultować się z lekarzem lub specjalistą ds.
Napoje sportowe: hipotoniczne, izotoniczne i hipertoniczne
Po latach przemysł napojów sportowych ma wiele do zaoferowania, ale ważne jest, żeby zrozumieć trzy różne rodzaje sportowych napojów energetycznych: hipotoniczne, izotoniczne i hipertoniczne. Główna różnica między roztworami hipotonicznymi, izotonicznymi i hipertonicznymi polega na tym, że roztwory izotoniczne to roztwory o równym stężeniu osmotycznym, podczas gdy roztwory hipotoniczne to roztwory o niższym stężeniu osmotycznym, a roztwory hipertoniczne to roztwory o stężeniu ciśnieniu osmotycznym.
Zrozumienie tych kluczowych różnic wymaga krótkiego wyjaśnienia na temat toniczności. Mówiąc najprościej, toniczność napoju mierzy stężenie cukru i soli w porównaniu ze stężeniem występującym w ludzkim ciele, głównie we krwi.
Co znaczy hipotoniczny?
Roztwór hipotoniczny ma niską toniczność. Ma niższe stężenie soli i cukrów niż krew i dlatego jest szybciej wchłaniany. Kiedy roztwór, w tym przypadku woda, ma niższe stężenie soli i cukrów niż stężenie w komórce, na przykład czerwonej krwince, ciśnienie osmotyczne jest niższe - ciśnienie osmotyczne to ciśnienie, które należy zastosować, aby zapobiec przemieszczaniu się rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną (biologiczną lub syntetyczną błonę, która przepuszcza cząsteczki i jony). Ruch ten często określa się mianem przepływu osmotycznego. Wynikiem tego jest ruch netto wody do wnętrza komórki, co powoduje jej pęcznienie i w końcu rozerwanie (plazmoliza). Ten rodzaj eksplozji ma na celu doprowadzenie do sytuacji, w której stężenie roztworów wewnątrz i na zewnątrz komórki będzie takie samo. W tym przypadku ciśnienie osmotyczne, które trzeba zastosować, aby zatrzymać ruch, jest mniejsze - łatwiejszy ruch w szybszym tempie. Każdy system, w tym przypadku ludzkie ciało, wymaga równowagi, aby zapewnić optymalne funkcjonowanie. Wniosek: roztwór hipotoniczny sprzyja przepływowi osmotycznemu do komórki przy niskim ciśnieniu osmotycznym.
Co to jest roztwór hipertoniczny?
Roztwór hipertoniczny charakteryzuje się wysoką tonicznością. Ma wyższe stężenie soli i cukru niż krew. W porównaniu z roztworem hipotonicznym, roztwór hipertoniczny ma na celu przywrócenie równowagi pomiędzy stężeniem substancji w komórce a otaczającym ją środowiskiem. W tym przypadku ciśnienie osmotyczne jest wyższe - z powodu wyższego stężenia substancji rozpuszczonych - co umożliwia przemieszczanie się substancji rozpuszczonych wzdłuż gradientu stężenia (od wysokiego stężenia do niskiego). Kiedy roztwór jest hipertoniczny, może to powodować kurczenie się i rozkurczanie komórek - jest to wynik przemieszczania się netto z komórki przez błonę półprzepuszczalną. Roztwory hipertoniczne są stosowane do konserwowania żywności ze względu na wyższe stężenie soli i cukru. Wniosek: roztwór hipertoniczny sprzyja przepływowi osmotycznemu z komórki.
Co to jest izotonik?
Definicja izotoniku to roztwór, który zawiera takie samo stężenie wody i substancji rozpuszczających, na przykład soli. Jeżeli stężenia substancji rozpuszczających są równe we wnętrzu komórki i w otaczającym ją środowisku, to nie będzie zysku ani utraty netto wody z komórki. Taka sytuacja jest nazywana izotoniczną. Ze względu na równe stężenie substancji rozpuszczonych takie roztwory izotoniczne nie są przydatne do przechowywania żywności. Głównymi składnikami napojów sportowych są woda, węglowodany i elektrolity.
Podczas gdy woda jest odpowiednia do krótkotrwałego lub umiarkowanego wysiłku, na przykład na siłowni, połączenie wody i elektrolitów w napoju sportowym pomaga zastąpić i uzupełnić to, co zwykle tracimy przez pocenie się - wodę i elektrolity - i dlatego lepiej nadaje się dla osób o wyższym poziomie treningu, sprawności i wysiłku. Działanie napoju sportowego hipotonicznego polega na tym, że kiedy woda przepływa z obszaru o niższym stężeniu substancji rozpuszczonych, na przykład z jelit, do obszaru o wyższym stężeniu, na przykład do krwi, przepływ osmozy jest szybszy i łatwiejszy, co sprzyja szybszemu nawodnieniu. Dlatego napoje hipotoniczne są najlepsze do szybkiego nawodnienia, a nie dostarczania dużych ilości energii. Napoje sportowe hipertoniczne, zawierające dużo węglowodanów, są bardziej skoncentrowane niż krew - to najlepsza opcja dla osób szukających napoju wspomagającego działania o wysokiej intensywności. Napoje hipertoniczne są najlepsze do jak najszybszego dostarczenia kalorii do organizmu. Większość tradycyjnych napojów sportowych zalicza się do kategorii izotonicznych - dostarczają one rozsądną ilość energii i dość szybko oczyszczają jelita. Napoje izotoniczne są najlepsze do krótkotrwałego treningu z preferencją energii.
Rodzaj aktywności a wybór napoju
Rodzaj sportu lub treningu będzie miał wpływ na to, jaki napój sportowy jest dla Ciebie odpowiedni. Na przykład, jeśli planujesz lekki jogging, możesz wybrać napój, który można spożywać zarówno przed, jak i po treningu, natomiast w przypadku sportu o większej intensywności bardziej odpowiedni może być napój zapewniający optymalną energię. Smak jest tak samo ważny jak naturalne składniki, smak, a nawet dodatek kofeiny. Nie obawiaj się spersonalizować swojego napoju - i butelki - pod kątem wybranej dyscypliny sportu.
Pogoda
Kiedy jest ciepło, a nawet gorąco, będziesz się pocić. Możesz więc zamienić napój wysokoenergetyczny na opcję bogatą w elektrolity, aby szybko uzupełnić to, co stracisz przez pocenie się.
Podsumowanie
Odpowiednio przygotowany napój sportowy odgrywa cenną rolę w treningu i wydajności, ale przy jego wyborze ważne jest ustalenie, czego od niego potrzebujesz i oczekujesz. Czy chodzi o energię, nawodnienie, czy o jedno i drugie?
tags: #osmoza #a #ciśnienie #krwi #związek
