Osmotisk trykk

Av osmotisk trykk tilsvarer trykket som er til stede i løsningsmidlet på den mer sterkt konsentrerte siden av en semipermeabel eller selektiv permeabel membran. Trykket driver strømmen av løsningsmiddel gjennom membranen og dikterer retning. Sykdommer relatert til osmotisk trykk er for eksempel redusert trykkresistens av blodcellene.

Hva er osmotisk trykk?

Med uttrykket osmotisk trykk beskriver medisin det fysiologiske trykket som muliggjør osmose. Osmose tilsvarer den rettede strømmen av molekylpartikler gjennom semipermeable eller selektivt permeable separasjonslag. Dette betyr at osmose er en viktig transport av stoffer i menneskekroppen.

Det osmotiske trykket er hovedkravet for denne masseoverføringsprosessen. De oppløste molekylene i et løsningsmiddel forårsaker det osmotiske trykket på siden av grensesnittet med den høyere konsentrasjonen. De resulterende trykkforhold driver strømmen av løsningsmidlet gjennom den respektive membranen. På denne måten beveger løsningsmidlet seg fra siden med den nedre partikkelkonsentrasjon gjennom membranen og strømmer således til siden med den høyere konsentrasjon som det osmotiske trykket eksisterer på. Selve molekylpartiklene kan ikke passere gjennom den semipermeable eller selektivt permeable membranen.

Funksjon & oppgave

Det osmotiske trykket er avhengig av konsentrasjonsforholdene til to oppløsninger som er lokalisert på forskjellige sider av en semipermeabel eller selektiv permeabel membran. Selv om det er osmotisk trykk på den lavere konsentrerte siden, er trykket alltid høyere på den mer konsentrerte siden av løsningen.

I menneskekroppen strømmer vann inn i de enkelte cellene fra interstitium. Denne tilstrømningen oppstår fra en side med en lavere konsentrasjon til en side med en høyere konsentrasjon. Celler har et visst indre trykk. Dette presset er også kjent som en turgor. Tilstrømningen fortsetter til turgoren i cellene har nådd samme nivå som det osmotiske trykket. Trykket som eksisterer på innsiden og trykket som virker på utsiden er derfor like ved slutten av innstrømningen.

Det osmotiske trykket kan måles og beregnes. I prinsippet gjelder de samme fysikklovene i fortynnede væskeløsninger som i ideelle gasser. Av denne grunn er det osmotiske trykket alltid proporsjonalt med den absolutte temperaturen i hvert tilfelle. I tillegg er det en proporsjonalitet mellom den molære konsentrasjonen av det spesielle oppløste stoffet og nivået av det osmotiske trykket. Trykket avhenger først og fremst av antall molekylære partikler i det oppløste stoffet.

I en løsning av en mol substans i 22,4 liter løsningsmiddel er det osmotiske trykket ved temperaturer på 0 grader Celsius eller 273,15 Kelvin 101,325 kPa. Van 'Hoffs lov gir disse forholdene. Imidlertid gjelder loven bare for fortynnede løsninger under en verdi av 0,1 M.

Analogien til lovene om ideelle gasser er som følger: det osmotiske trykket motvirker tilstrømningen av løsningsmidler. Av denne grunn stopper tilstrømningen av løsningsmiddel så snart likevekten er nådd.

Det osmotiske trykket til en løsning kan bestemmes med osmometre. Trykket måles enten statisk, etter at likevekten er nådd, eller dynamisk. Ved dynamisk måling må eksternt trykk påføres stiger manometeret for å avbryte den osmotiske strømmen. Ved å måle trykket kan den gjennomsnittlige molekylmassen til makromolekylene også bestemmes.

Sykdommer og plager

For eksempel kan sykdommer relatert til osmotisk trykk påvirke blodlegemene. De røde blodlegemene har en osmotisk motstand. Denne osmotiske motstanden til de røde blodlegemene er redusert ved forskjellige sykdommer. Akkurat som mange sykdommer er assosiert med en økning i osmotisk resistens. For å gjenkjenne slike sykdommer måles den osmotiske erytrocyttmotstanden. Fremfor alt muliggjør målingen diagnosen resistensreduserende sykdommer.

Disse sykdommene inkluderer for eksempel sfæroidcelleanemi. Andre hemolytiske anemier kan imidlertid også redusere den osmotiske motstanden til røde blodlegemer. Hemolytisk anemi er en gruppe sykdommer assosiert med anemi på grunn av økt eller for tidlig erytrocyttnedbrytning. Medisin kaller dette faktum hemolyse. Hemolyse er ofte assosiert med underliggende sykdommer. De kan være forårsaket av mekaniske prosesser eller genetisk disposisjon. I tillegg til fysiologisk hemolyse på grunn av erytrocyttenes alder, kan mekanisk overforbruk som hjerteventilutskiftning, termisk skade fra oppvarming og osmotisk skade bestemme forfallet. Ved osmotisk skade er hyper- eller hypoosmolare løsninger den faktiske årsaken til forfallet.

For å måle osmotisk motstand plasseres pasientens røde blodlegemer i rør med økende saltkonsentrasjon. Et av rørene inneholder nesten rent vann. Den ene inneholder en saltkonsentrasjon som er optimal for røde blodlegemer. Etter 24 timer sprekker blodcellene i det rene vannet. I rør med høyere saltkonsentrasjon er det bare noen få av blodcellene som har en tendens til å sprekke. Hvis pasienten lider av en sykdom med redusert osmotisk motstand av blodcellene, sprenger kroppene selv i høyere saltkonsentrasjoner og kan ikke motstå det osmotiske trykket.

Den osmotiske motstanden kan også økes. En økning i resistens er uspesifikk og kan være et resultat av forskjellige sykdommer. Eksempler på sykdommer med økt osmotisk resistens av de røde blodlegemene er talassemi, jernmangelanemi og sigdcelleanemi. I tillegg kan gulsott og leverskade øke motstanden.