Гипертониялық ерітінді дегеніміз не?
Химия және биология сабақтарында «гипертониялық ерітінді» термині көбінесе судың жасуша мембраналары арқылы қозғалысын, дене сұйықтықтарының тепе-теңдігін және оның медицинада қолданылуын талқылаған кезде кездеседі. Техникалық тұрғыдан дұрыс естілсе де, гипертониялық ерітінді ұғымын түсіну өте оңай, егер біз негізгі мәселені түсінсек: еріген зат концентрациясының айырмашылығы және бұл айырмашылық суды қалай қозғалтатыны. Бұл мақалада гипертониялық ерітіндінің анықтамасы, оның қалай жұмыс істейтіні, мысалдары, оның жасушаларға әсері және практикадағы пайдасы мен қауіптері талқыланады.
Гипертониялық ерітінділерді түсіну
Гипертониялық ерітінді – бұл, әсіресе жасуша ішіндегі сұйықтықпен немесе жартылай өткізгіш мембранамен бөлінген басқа ерітіндімен салыстырғанда, өзінің анықтамалық ерітіндісіне қарағанда еріген заттың (мысалы, тұз немесе қант) концентрациясы жоғары ерітінді. Еріген заттың концентрациясы жоғары болғандықтан, гипертониялық ерітіндінің осмостық қысымы жоғары болады.
«Гипер-» термині «жоғары» немесе «көбірек» дегенді білдіреді, ал «тоникалық» тоникалықты, яғни ерітіндінің мембрана арқылы өте алмайтын еріген заттардың концентрациясындағы айырмашылықтарға байланысты жартылай өткізгіш мембрана арқылы судың қозғалысына әсер ету қабілетін білдіреді. Осылайша, ерітінді жасуша үшін гипертониялық деп аталғанда, бұл жасушадан тыс ерітіндінің жасуша ішіндегі сұйықтыққа қарағанда концентрациясы жоғары екенін білдіреді.
Осмос пен тоникті түсіну
Гипертониялық ерітінділер ұғымын айқынырақ ету үшін екі негізгі терминді түсіну маңызды: осмос және тоникалық.
1. Осмос – су молекулаларының жартылай өткізгіш мембрана арқылы еріген зат концентрациясы төмен (сұйылтылған) аймақтан еріген зат концентрациясы жоғары (концентрацияланған) аймаққа жылжуы. Жартылай өткізгіш мембрана судың өтуіне мүмкіндік береді, бірақ кейбір еріген заттардың өтуін шектейді немесе болдырмайды.
2. Тониктілік – ерітіндінің осмосқа байланысты жасуша көлеміне әсері. Тониктілік мембранадан өте алмайтын (өтпейтін) еріген заттарды ескереді. Сондықтан екі ерітіндінің жалпы концентрациясы бірдей болуы мүмкін, бірақ еріген заттың мембранадан өту қабілеті әртүрлі болса, тоникалық әсер әртүрлі болуы мүмкін.
Гипертониялық ерітінділер, олар концентрацияланғандықтан, жасушалардан суды «тартып алады». Нәтижесінде жасушалар суды жоғалтып, кішірейеді.
Гипертониялық ерітіндідегі жасушалармен не болады?
Жасуша (мысалы, эритроцит, өсімдік жасушасы немесе жануар жасушасы) гипертониялық ерітіндіге салынған кезде, су жасушадан концентрациясы жоғары ерітіндіге ауысады. Бұл су концентрация айырмашылығын теңестіруге тырысатындықтан болады.
Жасушаларға әсері жасуша түріне байланысты әртүрлі болуы мүмкін:
– Жануар жасушаларында (қызыл қан жасушаларын қоса алғанда): Жасушалар судың жоғалуына байланысты кішірейеді. Қызыл қан жасушаларында бұл кішірею және әжімдердің пайда болуы кренинг деп аталады. Егер бұл шамадан тыс болса, жасуша қызметі бұзылуы мүмкін.
– Өсімдік жасушаларында: Су да ағып кетеді, бірақ өсімдік жасушаларының жасуша қабырғалары қатты болады. Нәтижесінде жасуша мембранасы жасуша қабырғасынан ажырап, жасушаның солуына әкелуі мүмкін. Бұл құбылыс плазмолиз деп аталады. Плазмолиздің ауыр түріне ұшыраған өсімдіктер солып қалғандай көрінеді және өсімдікті тік ұстап тұратын ішкі қысымды, яғни тургор қысымын ұстап тұруда қиындықтарға тап болады.
Осылайша, гипертониялық ерітінділер жасушалардың кішірейіп, көлемін жоғалтуына әкеледі.
Гипертониялық, изотониялық және гипотониялық ерітінділердің айырмашылықтары
Оларды шатастырмау үшін, міне, салыстыру:
1. Гипертоникалық: Еріген заттардың концентрациясы жасушадағыдан жоғары → су жасушадан шығады → жасуша кішірейеді.
2. Изотоникалық: Еріген заттардың концентрациясы жасушадағымен бірдей → судың таза қозғалысы болмайды → жасуша тұрақты болып қалады.
3. Гипотоникалық: Еріген заттардың концентрациясы жасуша ішіндегіге қарағанда төмен → су жасушаға енеді → жасуша ісінеді, тіпті қатты болса (жануар жасушаларында) жарылуы мүмкін.
Адам денесінің сұйықтықтары тұрғысынан изотоникалық ерітінділер көбінесе сұйықтық енгізу үшін «ең қауіпсіз» болып саналады, себебі олар жасушалардың тұрақтылығын сақтайды. Дегенмен, гипертониялық ерітінділер дұрыс жағдайларда және дұрыс мөлшерде қолданылған кезде белгілі бір артықшылықтарға ие.
Күнделікті өмірдегі гипертониялық ерітінділердің мысалдары
Гипертониялық ерітінділер ұғымын көптеген жағдайларда кездестіруге болады, мысалы:
– Концентрлі тұзды су: Егер тұз ерітіндісі жасушадағы сұйықтыққа қарағанда әлдеқайда концентрациялы болса, онда ол гипертониялық.
– Қою қант ерітіндісі: Мысалы, құрамында қант мөлшері жоғары сироп микроорганизм жасушалары үшін гипертониялық болуы мүмкін.
– Азық-түлікті сақтау процесі: Тұз бен қант бактериялардың өсуін тежеу үшін қолданылады. Бұл микроорганизм жасушаларынан суды тартып, оларды құрғатып, тіршілік етуін қиындататын гипертониялық орта жасау арқылы жүзеге асырылады. Мысал ретінде тұздалған балық, кәмпиттелген жемістер немесе тосапты айтуға болады.
Тұз бен қантпен консервілеу тек микробтарды «өлтіру» үшін ғана емес, сонымен қатар бос суды (су белсенділігін) азайту және микроб жасушаларының сусыздануын тудыру үшін де тиімді.
Медициналық әлемдегі гипертониялық шешімдер
Денсаулық сақтау саласында гипертониялық ерітінділер белгілі бір мақсаттарда, ең алдымен сұйықтықты осмос арқылы сору үшін қолданылады. Дегенмен, оларды сақтықпен қолдану керек, себебі олар электролит балансын және сұйықтық көлемін өзгерте алады.
Қолданудың кейбір мысалдары:
1. Гипертониялық тұзды ерітінді (мысалы, 3% NaCl)
Гипертониялық тұзды ерітіндіні белгілі бір жағдайларда, мысалы, ауыр және симптоматикалық гипонатриемияны (қандағы натрий деңгейінің төмендігі) емдеу үшін қолдануға болады. Натрий концентрациясының жоғары болуына байланысты оны енгізу натрий деңгейін арттыруы мүмкін, бірақ натрийдің тез артуынан туындайтын асқынулардың алдын алу үшін оны мұқият бақылау қажет.
2. Гипертониялық тұзды ингаляциялық терапия
Кейбір тыныс алу жолдарының ауруларында небуляциялық гипертониялық ерітінділер қақырықты сұйылтуға және шығаруға көмектеседі. Гипертониялық ерітінділер тыныс алу жолдарының бетіне суды тартады, бұл шырышты шығаруды жеңілдетеді. Дегенмен, кейбір адамдарда олар тітіркенуді немесе бронхоспазмды тудыруы мүмкін, сондықтан медициналық бақылау қажет.
3. Белгілі бір тіндердің ісінуін азайту үшін қолданыңыз
Кейбір клиникалық жағдайларда гипертониялық сұйықтықтар сұйықтықты тіндерден қан тамырларына жылжытуға көмектеседі. Дегенмен, бұл тәжірибе көрсетілімге және медициналық хаттамаға байланысты.
Гипертониялық ерітінділердің артықшылықтары мен қауіптері
Негізгі артықшылықтары:
– Жасушалардан немесе тіндерден суды сорып алады (белгілі бір мақсаттар үшін пайдалы).
– Микроорганизмдердің өсуін тежейді (консервілеу үшін пайдалы).
– Кейбір ингаляциялық терапияларда қақырықты жұмсартуға көмектеседі.
Тәуекелдер және теріс әсерлер:
– Егер ол дене жасушаларына бақылаусыз әсер етсе, жасушалардың кішірейіп, оңтайлы жұмыс істемеуіне әкелуі мүмкін.
– Медициналық мақсатта ол электролит балансын (мысалы, натрий) бұзуы және қан қысымына немесе дене сұйықтықтарының жағдайына әсер етуі мүмкін.
– Кейбір науқастарда тыныс алу жолдары сияқты сезімтал тіндерге қолданған кезде тітіркену тудыруы мүмкін.
Сондықтан гипертониялық ерітінділерді абайсызда қолдануға болмайды. Медициналық тұрғыдан алғанда, дозасы, енгізу жылдамдығы және науқастың жағдайы қауіпсіздікті анықтауда маңызды факторлар болып табылады.
Қорытынды
Гипертониялық ерітінді - бұл еріген заттың концентрациясы эталондық ерітіндіге қарағанда, әсіресе жасуша ішіндегі сұйықтықпен салыстырғанда жоғары болатын ерітінді. Концентрация айырмашылығына байланысты гипертониялық ерітінді осмостық қысымды жоғарылатады және осмос арқылы жасушадан суды тартып шығаруға бейім. Нәтижесінде, жануарлар жасушалары кренациға (кішірейуге) ұшырауы мүмкін, ал өсімдік жасушалары плазмолизге ұшырауы мүмкін (мембрана жасуша қабырғасынан ажырап, өсімдік солып қалады). Ол жасушаларға «қатал» әсер етуі мүмкін болса да, гипертониялық ерітінділер тиісті түрде және бақыланатын түрде қолданылған жағдайда тағамды сақтау және медицинада маңызды қолданысқа ие.
Қаласаңыз, гипертониялық ерітіндідегі судың қозғалыс бағыты туралы қарапайым иллюстрация (диаграмма) қоса аламын немесе мақаланың мектеп/колледж тапсырмаларына арналған сілтемелермен толықтырылған ғылыми нұсқасын жасай аламын.
