ÁP SUẤT THẨM THẤU

- Áp suất thẩm thấu là sức hút của dung dịch hay lực hút nước, khả năng hút nước ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào số lượng các hạt ở mỗi đơn vị thể tích dung dịch I.. Áp suất thẩm thấ

TRƯỜNG: ĐH ĐỒNG THÁP GVHD : VÕ VĂN TOÀN LỚP : SINH 07A

Thẩm thấu là chủ đề sinh học rất quan trọng vì nó là cơ chế đầu tiên

mà nhờ đó nước được vận chuyển

ra và vào tế bào.

I KHÁI NIỆM ÁP SUẤT THẨM THẤU

II VAI TRÒ CỦA ÁP SUẤT THẨM THẤU

1 ĐỐI VỚI THỰC VẬT

2 ĐỐI VỚI ĐỘNG VẬT

3 ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

- Thẩm thấu là quá trình vận chuyển dung môi qua một màng ngăn cách 2 dung dịch có thành phần khác nhau khi không chịu tác động của các lực ngoài như

là lực điện từ, lực pittông Động lực của quá trình thẩm thấu là áp suất thẩm thấu

- Áp suất thẩm thấu là sức hút của dung dịch hay lực hút nước, khả năng hút nước ở nhiệt độ không đổi phụ thuộc vào số lượng các hạt ở mỗi đơn vị thể tích dung dịch

I KHÁI NIỆM ÁP SUẤT THẨM THẤU

Áp suất thẩm thấu của một dung dịch là giá trị

để chỉ lượng nước có xu hướng đi vào trong dung dịch bởi sự thẩm thấu Do đó dưới một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, nước sẽ di chuyển từ dung dịch có áp suất thẩm thấu thấp sang dung dịch có áp suất thẩm thấu cao khi hai dung dịch được ngăn cách bởi một màng thấm chọn lọc

Mỗi dung dịch đều có một năng lượng tự do nhất định, dưới một điều kiện nhiệt độ và áp suất nhất định, năng lượng này có thể đo được và được gọi là

tiềm năng thẩm thấu (osmotic potential) Nước tinh khiết có tiềm năng thẩm thấu bằng không Vì tiềm

năng thẩm thấu giảm khi nồng độ thẩm thấu tăng nên các dung dịch có tiềm năng nhỏ hơn không Nước sẽ

di chuyển từ vùng có tiềm năng thẩm thấu cao sang vùng có tiềm năng thẩm thấu thấp hơn

II VAI TRÒ CỦA ÁP

SUẤT THẨM THẤU

Áp suất thẩm thấu giữ nước ở vị trí cân bằng Thay đổi áp suất thẩm thấu làm thay đổi hàm lượng nước trong tế bào và gây ra rối loạn chức năng tế bào

1 ĐỐI VỚI THỰC VẬT

- Nhờ hiện tượng thẩm

thấu rễ cây có thể hút

nước vào.

- Nước từ đất vào lông

hút rồi vào mạch gỗ của

rễ theo cơ chế thẩm thấu,

tức là từ nơi có áp suất

thẩm thấu thấp đến nơi có

áp suất thẩm thấu cao.

Cây hấp thụ nước qua hệ thống rễ nhờ

sự chênh lệch áp suất thẩm thấu (tăng dần

từ đất đến mạch gỗ) Nước bị đẩy từ rễ lên thân do một lực đẩy gọi là áp suất rễ thể hiện qua hiện tượng ứ giọt.

• Cây lấy được nước và chất khoáng từ đất khi nồng

độ muối tan trong đất nhỏ hơn nồng độ dịch bào của

rễ, tức áp suất thẩm thấu và sức hút nước của rễ cây phải lớn hơn áp suất thẩm thấu và sức hút nước của đất Nếu độ mặn của đất tăng cao đến mức sức hút nước của đất vượt quá sức hút nước của rễ thì chẳng những cây không lấy được nước trong đất mà còn mất nước vào đất

• Việc tăng áp suất thẩm thấu trong đất mặn quá mức

là nguyên nhân quan trọng nhất gây hại cho cây trồng trên đất mặn

Rừng ngập mặn

• Sự điều chỉnh thẩm thấu

Do áp suất thẩm thấu của cây thấp hơn của đất nên cây không hút được nước Các thực vật chịu mặn có khả năng tự điều chỉnh thẩm thấu để làm tăng áp suất thẩm thấu trong tế bào vượt quá áp suất thẩm thấu của đất Tốc độ và thời gian điều chỉnh thẩm thấu phụ thuộc vào loài thực vật

Người ta đo được tốc độ điều chỉnh thẩm thấu trung bình là 1atm/ngày Tốc độ này chỉ theo kịp các biến đổi xảy ra trong đất mặn Tuỳ thuộc vào thực vật mà có cách điều chỉnh thẩm thấu khác nhau.

Một số thực vật có khả năng tổng hợp và tích luỹ một số chất hữu cơ đơn giản, có phân tử lượng thấp để tăng áp suất thẩm thấu Các chất tích luỹ chủ yếu là các axit hữu

cơ, axit amin, đường Khi gặp môi trường mặn, trong cây lập tức tổng hợp các chất hữu cơ nhóm này để tự điều chỉnh áp suất thẩm thấu của chính mình Ngoài ra, các hợp chất prolin, betain, putressin cũng được hình thành khi bị mặn

Do sự chênh lệch áp suất thẩm thấu trong

và ngoài màng, gây ra các hiện tượng ưu trương, nhược trương, đẳng trương.

2 ĐỐI VỚI ĐỘNG VẬT

Các tế bào phải luôn hoạt động trong dung dịch có nồng độ thẩm thấu giống bào tương Thận cá thải trừ khỏi máu một lượng muối và nước, lượng nước thừa thải ra phải đúng bằng lượng nước chúng đưa vào cơ thể qua cơ chế thẩm thấu

a Cá nước ngọt

Cá nước ngọt hấp thu hầu hết lượng nước mà chúng cần qua da nhờ cơ chế thẩm thấu bằng cách đái nhạt Do vậy trong cơ thể cá trở nên ưu trương nên hấp thụ chủ động các chất muối khoáng thiết yếu từ môi trường xung quanh để bù lại lượng muối mất qua nước tiểu và khuyếch tán qua mang cá

b Cá nước mặn

Hầu hết cá nước mặn (cá đuối, cá mập, cá mút đá- Hagfish có cơ chế điều hoà thẩm thấu khác) thực chất hấp thu nước khi chúng hô hấp, vì nước muối hút nước liên tục ra khỏi cơ thể cá ngược lại với quá trình hô hấp do cơ thể cá nhược trương hơn so với môi trường xung quanh nên chúng phải lấy vào một lượng nước rất lớn

và bài tiết chủ động các ion muối khác nhau (môi trường có độ thẩm thấu thấp)

Nguyên tắc thẩm thấu của cá nước ngọt (trái) và

nước mặn (phải)

c Lưỡng cư nước ngọt

Xét về phương diện điều hòa ASTT, sự điều hòa của lưỡng cư tương đối giống cá xương Hầu hết các lưỡng cư sống ở nước ngọt và da của lưỡng cư trưởng thành là cơ quan điều hòa ASTT chính Khi chúng sống dưới nước, có dòng nước thẩm thấu đi vào cơ thể Nước này sau đó được loại ra ở nước tiểu

Tuy nhiên có sự mất mát các chất hòa tan (solutes) ở cả nước tiểu và da Để cân bằng sự mất mát này, lưỡng cư tích cực lấy muối từ môi trường có nồng độ muối rất loãng.

d Lưỡng cư sống ở nước mặn

Thông thường thì các loài lưỡng cư không tồn tại được trong môi trường nước mặn trong vài giờ, tuy nhiên có ngoại lệ Ngoại lệ này ở

một loài ếch sống ở vùng Đông Nam Á là Rana

cancrovora, một loài ếch ăn cua (crab-eating

frog), có kích thước nhỏ, bề ngoài giống ếch, sống ở các đầm lầy nước lợ vùng ven biển Chúng có thể bơi và kiếm thức ăn trong nước hoàn toàn chứa nước mặn

Da của ếch thấm nước, do đó cách đơn giản hơn để ngăn chặn mất nước chính là duy trì một nồng độ thẩm thấu như với môi trường Để ngăn chặn mất nước bằng cách tăng nồng độ muối bên trong cơ thể

Lợi dụng cơ chế áp suất thẩm thấu ngược chạy thận nhân tạo cho bệnh nhân

Máu từ động mạch qua bơm để máu có áp lực

cao , qua "quả lọc" hay "bộ lọc" Thay vì nước

bên ngoài thẩm thấu vào bộ loc thì các chất thải

bị "vắt" ra bên ngoài, khuếch tán vào dịch lọc vì bên trong là máu có áp lực cao.

3 ĐỐI VỚI CON NGƯỜI

Tế bào hồng cầu chứa hệ thống thẩm thấu

nên đóng vai trò quan trọng trong vận

chuyển

Hiện tượng ưu trương, nhược trương, đẳng

trương ở hồng cầu do sự chênh lệch môi trường bên trong và bên ngoài tế bào

Thẩm thấu ngược người ta dùng một áp lực đủ để đẩy ngược nước từ nơi có hàm lượng muối/ khoáng cao “thấm” qua một loại màng đặc biệt để đến nơi không có hoặc có ít muối/ khoáng hơn.