2.2. Биологическая роль осмотического давления

Живая клеточная протоплазма представляет собой хорошую полупроницаемую перегородку для водных растворов. На этом основаны простые и довольно точные биологические методы сравнения осмотического давления растворов, часто применявшиеся тогда, когда не ставилась задача измерения его абсолютной величины.

Типичные клетки образованы из протоплазменных мешочков, наполненных водными растворами разных веществ (клеточный сок), осмотическое давление которых на границе с водой обыкновенно лежит в пределах 4÷20 атм. Эти клетки представляют собой микроскопические осмометры. Если они погружены в воду или раствор имеет меньшее осмотическое давление, чем их содержимое, то вода проникает в протоплазменный мешочек, создавая в нем гидростатическое давление, называемое тургором. Это давление сообщает живым растениям прочность и упругость их тканей. Если клетка отмирает, то протоплазма теряет свойство полупроницаемости, тургор исчезает и растение вянет. То же осмотическое давление играет роль механизма, подающего клеткам питательные растворы и воду. В высоких деревьях они этим путем поднимаются на десятки метров вверх от корней, что отвечает осмотическому давлению в несколько атмосфер.

Если клетка погружена в раствор с более высоким осмотическим давлением, чем ее содержимое, то вода выходит из протоплазменного мешочка, который сморщивается. Это явление, называемое плазмолизом, легко наблюдать под микроскопом. Особенно пригодны для этого большие клетки эпидермиса листа традесканции (Tradescantia discolor). Таким путем Де-Фриз (1884) определял концентрации разных растворов, имеющих одинаковое осмотическое давление (изотоничных) с клеточным соком этих клеток (около 4,5 атм.).

В исследованиях вместо растительных клеток удобно применять красные кровяные шарики, отделенные от кровяной сыворотки центрифугированием. В отличие от растительных клеток они не имеют прочной оболочки. Поэтому если они помещены в растворы с меньшим осмотическим давлением, чем их содержимое, то они увеличиваются в объеме и разрываются (гемолиз), окрашивая раствор находящимся в них гемоглобином.

У высокоорганизованных животных осмотическое давление в разных органах и тканях приблизительно одинаково и устойчиво сохраняет величину около 8 атм. Изменения его быстро устраняются разными регулировочными механизмами: изменением количества и состава, выделяемых слюны, пота, мочи и количеством выдыхаемых водяных паров. Чувство жажды от соленой пищи вызывается потребностью организма восстановить введением воды нормальное осмотическое давление после того, как оно было повышено введением соли. Этим же объясняется действие больших доз солей как слабительного: в кишечнике создается повышенное осмотическое давление, что увеличивает всасывание воды, разжижающей его содержимое. Травмированные ткани промывают не чистой водой, а «физиологическим» раствором (например, 0,9 %-ным водным раствором NaCl), изотоничным с клеточными растворами. Это предохраняет клетки от набухания и разрушения.