Практикум - упрощённая часть

Подробности

Категория: Практикум - упрощённая часть

Опубликовано: 13.02.2018 16:21

Автор: Super User

Просмотров: 1312

     Методика исцеления позвоночника,  данная слушателям  оздоровительных   курсов  в  своё  время   Вселенским Е. Н.  из древних знаний,  подтвердила   свою   работу  на   практике   исцеления.  Однако мне стало интересно , а  что древние знали, а современная   наука не знает?

      Ан, нет. Оказывается,  знает, но как -то не применяет, именно в рассматриваемой нами теме.

      Эта статья содержит в себе перепечатку параграфов и приложений из трёхтомника  "Н.Грин, У.Стаут, Д.Тейлор. " Биология"".изд."Мир"1991г. и  ссылки на авторитетные интернет- порталы.

      Подборка параграфов (приводятся без изменений) соответствует заявленному,  кроме одного, практического использования этих знаний.   Цель выкладки – если возникнут вопросы по базовым основам Практикума, скорее всего при внимательном ознакомлении  и связи элементов знания из различных областей, то вы найдете ответы здесь.  Кстати , для усвоения  информации вполне достаточно знаний общеобразовательной школы.

                  Параграфы и приложения.

                   8.4.   Соединительные ткани .

                     Соединительная   ткань -  это   главная   опорная   ткань   организма.  К   ней   относятся : хрящ и кость, из   которых состоит скелет, а  кроме  того, она  связывает между собой другие  ткани, например кожу с лежа­щими под  ней  тканями или пласты  эпителия, образующие  брыжейку.    Соединительная   ткань   пок­рывает снаружи  различные   органы, отделяя   их друг от друга,  с тем, чтобы каждый  из них не  нарушал функции другого, а также окружает кровеносные сосуды и нервы в местах их входа в тот   или   иной   орган  и выхода из него.    Соединительная   ткань - сложная структура,  в   состав   которой  входят  разно­образные   клетки, развивающиеся  из  мезенхимы,                происходящей из мезодермы       зародыша;    волокна нескольких типов, представляющие собой  неживые  продукты        клеток;     жидкий или  полужидкий  аморф­ный матрикс, состоящий из      гиалуроновой    кислоты,   хондроитина,   хондроитинсульфата  и   кератинсульфата.

                     Составляющие соединительную ткань клетки обыч­но располагаются достаточно далеко друг от друга,   а их метаболические потребности   относительно  невелики. В разных частях организма (например, в дерме кожи) имеются обширные развет­вления, но они, как правило, обеспечивают снабже­ние кислородом и питательными   веществами   не самой соединительной ткани, а других тканей, таких, как эпителий.

                     Существует несколько типов соединительной   ткани.

               Плотная компактная волокнистая соединительная ткань.

              Эта ткань состоит главным образом из   волокон,   погруженных в   матрикс, а  не из  клеток. Волокна   располагаются беспорядочно или же ориентирова­ны более или менее параллельно друг другу.

Белая волокнистая соединительная ткань.

             Это жесткая блестящая ткань с ясно выраженной структурой,   состоящая из  коллагеновых волокон,   плотно   упакованных в многочисленные пучки,   рас­положенные  параллельно друг другу . Между   коллагеновыми   волокнами и вдоль  пучков располагаются ряды фибробластов.   Соседние пучки соединены между собой   ареолярной  тканью.   Волок­нистая ткань прочная, гибкая, но не способна к растяжению, и   ее  прочность обусловлена наличием  коллагена.  Каждая нить  коллагена  состоит   из  трех   цепей тропоколлагена,   сплетенных наподобие   верев­ки .                   Волокна ориентированы таким образом, чтобы  располагаться   строго параллельно  линиям  напряжения,    которое   возникает  в  струк­турах,     содержащих  коллаген,   в результате  выполне­ния ими  своих функций.

  Белая волокнистая ткань содержится в больших количествах в сухожилиях, некоторых связках, скле­ре и роговице глаза, капсуле почки, надхрящнице и надкостнице.

                8.4.4. Скелетные ткани.

                                  Хрящ.

      Хрящ   представляет собой соединительную ткань, состоящую из клеток, погруженных в упругое основ­ное вещество (матрикс) - хондрин. Хондрин отла­гается клетками, которые называются хондробластами, и содержит многочисленные тонкие волокна, состоящие главным образом из коллагена. В конечном счете хондробласты оказываются заключенными в полости, называемые лакунами. В этом состоянии их называют хоцдроцитами. Снаружи хрящ покрыт перихондрием, или надхрящницей,- плотной оболочкой, состоящей из клеток и волокон. Здесь формируются новые хондробласты, непрерывно образующие основное вещество хряща.

  Хрящ-это твердая, но гибкая ткань. Она очень хорошо приспособлена к тому, чтобы сопротивляться любым деформациям. Основное вещество хряща обладает упругостью и способностью демпфировать ударные нагрузки, часто возникающие между суставными поверхностями костей. Коллагеновые фибриллы сопротивляются любым растягивающим нагрузкам, воздействующим на ткань.

  Известны три типа хряща; они различаюся по органическим компонентам, содержащимся в их основном веществе.

      Гиалиновый хрящ.

Основное полупрозрачное, состоит из хондроитинсулфата и часто содержит тонкие коллагеновые волокна. Периферические хондроциты уплощены, а расположенные в середине имеют угловатую форму. Хондроциты лежат в лакунах, в каждой из которых могут находиться один, два, четыре или восемь хондроцитов.

  В отличие от остеоцитов у хондроцитов  нет отростков, выступающих из лакун в основное вещество; нет здесь и кровеносных сосудов, веществ . Обмен веществ между хондроцитами и основным веществом происходит исключительно путем диффузии.

  Гиалиновый хрящ - эластичная сжимаемая ткань, покрывающая суставные поверхности , костей образующая воздухоносные пути дыхательной системы и некоторые части уха. Из него состоит скелет хрящевых рыб и скелет зародышей позвоночных с костным скелетом.

          Белый волокнистый хрящ.

    Этот хрящ образован из многочисленных пучков плотно упако­ванных белых коллагеновых волокон, погруженных в основное вещество. Он обладает большей проч­ностью, чем гиалиновый хрящ, но меньшей гиб­костью. Белый волокнистый хрящ образует межпоз­воночные диски, где играет роль амортизатора. Он находится также в области симфиза лобковых костей и суставных сумках.

           Желтый эластический хрящ .

     Основное ве­щество полупрозрачное и содержит переплетение желтых эластических волокон. Они делают этот хрящ более эластичным и гибким, чем гиалиновый хрящ, и придают ему способность быстро восста­навливать прежнюю форму в случае ее нарушения. Эластический хрящ имеется в наружном ухе, евста­хиевой трубе, надгортаннике и глотке.

            Кость.

      Кость-это основной материал, из которого пост­роен скелет позвоночных животных; она несет опорные, метаболические и защитные функции. Кость - это обызвествленная соединительная ткань, состоящая из клеток, погруженных в твердое основ­ное вещество. Примерно 30% основного вещества образовано органическими соединениями, преиму­щественно в форме коллагеновых волокон, а осталь­ные 70%-неорганическими. Главный неорганичес­кий компонент кости представлен гидроксиапатитом Са₁₀(РО4,)₆(ОН)₂, но в ней содержатся также в различных количествах натрий, магний, калий, хлор, фтор, карбонаты и цитраты.

       Костные клетки- остеобласты- находятся в лакунах, распределенных по всему основному веществу. Остеобласты откладывают неорганическое вещество кости. Лакуны соединяются между собой тонкими канальцами, содержащими цитоплазму; через эти канальцы проходят кровеносные сосуды, с помощью которых остеобласты обмениваются различными веществами.

       Строение костей специально приспособлено к тому, чтобы выдерживать деформацию сжатия и сопротивляться растягивающим нагрузкам. При откладывании волокон кости они импрегнируются кристаллами апатита. Это придает кости максимальную прочность.

       Благодаря процессам резорбции и реконструкции каждая отдельная кость приспосабливает свое строение к тому, чтобы соответствовать любому изменению механических воздействий, которым подвергается животное в процессе своего развития. Поступление кальция и фосфата в кровь по мере необходимости регулируется двумя гормононами- паратгормоном и кальцитонином.

            КОМПАКТНАЯ, ИЛИ ПЛОТНАЯ, КОСТЬ.

       На поперечном срезе компактной кости можно видеть, что она состоит из многочисленных цилиндров, образованных концентрическими костными пластинками; в центре каждого такого цилиндра имеется гаверсов канал, вместе с которым он составляет гаверсову систему, или остеон.

       Между костными пластинками имеются многочисленные лакуны, содержащие живые костные клетки-остеобласты. Каждая такая клетка способна откладывать кость. В ее цитоплазме имеются хорошо выраженный гранулярный (шероховатый) эндоплазматический ретикулум и аппарат Гольджи; кроме того, в ней содержится много РНК. Когда остеобласты переходят в неактивное состояние, их называют остеоцитами. Количество клеточных органелл в остеоцитах понижено, и они нередко запасают гликоген. Если возникает необходимость в структурных изменениях костей, остеоциты активизируются и быстро дифференцируются, превращаясь в остеобласты.

        От каждой лакуны отходит наподобие лучей много тонких канальцев, содержащих цитоплазму, которые могут соединяться с центральным гаверсовым каналом, с другими лакунами или тянуться от одной костной пластинки к другой.

        Через каждый гаверсов канал проходят одна артерия и одна вена, которые разветвляются на капилляры и подходят по канальцам к лакунам  данной гаверсовой системы. Они обеспечивают поступление и отток из клеток питательных веществ, отходов метаболизма, С0₂ и 0₂. Каждый гаверсов канал содержит также лимфатический сосуд и нервные волокна, плотно обвернутые ареолярной тканью. Поперечные гаверсовы каналы сообщаются с костномозговой полостью, а также соединяются с продольными гаверсовыми каналами; последние содержат более крупные кровеносные сосуды и не окружены концентрическими костными пластинками.

       На наружной и внутренней поверхностях кости, костяные пластинки не образуют концентрические цилиндры, а располагаются вокруг них. Эти области пронизаны каналами Фолькмана, через которые проходят кровеносные сосуды, соединяющиеся с сосудами, проходящими по гаверсовым каналам.

       Основное вещество компактной кости состоит из костного коллагена, вырабатываемого остеобластами, и гидроксиапатита; кроме того, в него входят магний, натрий, карбонаты и нитраты. Такое сочетание органических и неорганических материалов создает очень прочную структуру. Костные пластинки располагаются таким образом, чтобы кость могла выдерживать действующие на нее силы и тот груз, который ей приходится нести.

       Снаружи кость покрыта слоем плотной соединительной ткани - надкостницей. Пучки коллагеновых волокон, называемых волокнами Шарпея-Шафера и идущих из надкостницы, врастают в кость, прочно связывая ее с надкостницей, и создают надежную основу для прикрепления сухожилий. Внутренняя область надкостницы богата сосудами и образует слой, содержащий недифференцированные остеобласты.

      ГУБЧАТАЯ, ИЛИ ТРАБЕКУЛЯРНАЯ, КОСТЬ.

Губчатая кость представляет собой сеть из тонких анастомозирующих костных элементов, называе­мых трабекулами. В ее основном веществе содер­жится меньше неорганического материала (60—65%), чем в основном веществе компактной кости. Орга­ническое вещество состоит главным образом из коллагеновых волокон. Пространства между трабе­кулами заполнены мягким костным мозгом. В красном костном мозге, содержащемся в эпифизах длинных трубчатых костей, таких, как бедренная кость, клеточные элементы представлены главным образом эритроцитами, а в желтом костном мозге, содержащемся в диафизах этих костей, - в основном жировыми клетками. В губчатой кости имеются клетки трех разных типов, которые, возможно, являются тремя различными функциональными стадиями однотипных клеток. Это остеобласты, синтезирующие губчатую кость, остеоциты, пред­ставляющие собой покоящиеся остеобласты, и остеокласты, способные резорбировать кальциниро­ванное основное вещество.

  Трабекулы ориентированы в направлении, в кото­ром на кости воздействует нагрузка. Это придает кости устойчивость к напряжению и сжатию при минимальной массе.

  Губчатая кость характерна для зародышей и растущих организмов, а во взрослом организме присутствует в эпифизах длинных костей.

       МЕМРАННЫЕ КОСТИ.

  Такие кости не имеют хрящевых зачатков, а образуются непосред­ственно в дермальном слое кожи в результате интрамембранной оссификации. В месте образова­ния кости появляются скопления остеобластов, выстраивающихся в ряды и вырабатывающих кост­ные трабекулы. Таким путем возникают плоские кости, лежащие очень близко к поверхности тела. Они увеличиваются в размерах в результате даль­нейшего отложения кости на их внутренних и внешних поверхностях, после чего могут погру­жаться глубже в тело, входя в состав скелета. Мембранные кости имеются в черепе, нижней челюсти и плечевом поясе.

         8.5.        Мышечная ткань.

     Мышечная ткань составляет до 40% массы тела млекопитающего. Она образуется из мезодермы зародыша и состоит из высокоспециализированных сократительных клеток или волокон, соединенных между собой соединительной тканью. В организме имеется три типа мышц, различающихся по харак­теру иннервации: произвольные (поперечно-полосатые), непроизвольные (гладкие) и сердечная мышца.

     Поперечнополосатая мышца состоит из множества функциональных единиц - мышечных волокон, или мышечных клеток*. Они имеют цилиндрическую форму и расположены параллельно друг другу: Это многоядерные клетки 0,01-0,1 мм в диаметре, до­стигающие нескольких сантиметров в длину. Ядра в волокне расположены около его поверхности. Пучки мышечных волокон окружены коллагеновыми волокнами и соединительной тканью; между волокнами тоже находится коллаген. На конце мышц коллаген вместе с соединительной тканью образует сухожилия, которые служат для прикрепления мышц к разным частям скелета. Каждое волокно окружено мембраной - сарколеммой, которая по своему строению очень сходна с обычной плазматической мембраной.

     В мышечных волокнах содержится большое количество миофибрилл, которые и создают характерную поперечную исчерченность. Каждая миофибрилла состоит из белковых нитей двух типов - актиновых и миозиновых. Между миофибриллами находится множество митохондрий. Цитоплазма мышечного волокна называется саркоплазмой и содержит сеть внутренних мембран- саркоплазматический ретикулум. Поперек волокна и между миофибриллами проходит система трубочек, называемая Т-системой, которая связана с сарколеммой(рис. 17.15).

В определенных местах трубочки Т- системы располагаются между двумя цистернами саркоплазматического ретикулума. Комплекс из одной Т-трубочки и двух цистерн называется триадой. Трубочка и цистерны соединены межу собой поперечными мембранными мостиками . Цистерны участвуют в захвате и высвобождении ионов Са2+. В результате концентрация этих ионов в саркоплазме снижается или увеличивается, что в свою очередь влияет на активность АТФ фазы, а значит , и на сократительную функцию мышечного волокна.

Продолжение на следующей странице.

                Приложение 1.4.   Растворы и коллоидное состояние.

       Растворы, состоят по меньшей мере из двух частей, или фаз: непрерывной (дисперсионной) фазы, или растворителя, и распределенной в ней дисперсной фазы, или растворенного вещества.

  В 1861 г. Грэхем (Graham) выделил два типа растворенных веществ, которые он назвал кристал­лоидами и коллоидами. Грэхем различал их в за­висимости от способности молекул растворенного вещества проводить через пергаментную (частично проницаемую) мембрану. В действительности в био­логических системах четкого различия мёжду ними нет, поскольку роль биологического растворителя всегда играет вода, а свойства любого водного раствора зависят от размера молекул растворен­ного вещества и от проявления силы тяжести. Раз­личают три типа растворов.

1)   Истинные растворы. В истинных растворах части­цы растворенного вещества невелики и сравнимы по величине с молекулами растворителя, т.е. система гомогенна и ее частицы не разделяются под действием силы тяжести. В качестве примера можно указать солевые растворы и раствор са­харозы. Химики рассматривают такие растворы как системы, состоящие из одной фазы.

2)   Коллоидные растворы. Частицы растворенного вещества велики по сравнению с молекулами растворителя, т.е. система гетерогенна, но ее частицы все еще не разделяются под действием силы тяжести; примером может служить глина в воде.

3)   Суспензии или эмульсии. Частицы растворенного вещества настолько велики, что оставаться в диспергированном состоянии, не оседая под дей­ствием силы тяжести, они могут лишь при непре­рывном перемешивании. Если в растворителе находятся частицы твердого вещества, то такой раствор называется суспензией» а если капельки жидкости, то - эмульсией. Примером суспензии может служить ил.

Все три перечисленные системы могут считать­ся дисперсными, поскольку частицы распределены здесь в дисперсионной среде.

    В дисперсных системах встречаются все три агре­гатных состояния вещества: твердое, жидкое и газо­образное, например газ в воде (содовая вода), твер­дое вещество в воде (раствор поваренной соли) и твердое вещество в твердом веществе (цинк в меди, т. е. латунь). Во всех этих случаях можно говорить о растворах, но обычно растворами называют си­стемы, в которых роль растворителя играет жид­кость.

  Многие биологические системы существуют в виде коллоидных растворов, гидрофобных или гидрофильных; гидрофобный золь (например, глина или древесный уголь в воде) отталкивает воду, а гидрофильный золь (крахмальный клейстер, студень, желатин и агар) притягивает ее. Большинство кол­лоидных растворов, которые мы находим в ор­ганизмах, в частности белковые растворы, представ­ляют собой гидрофобные золи. Вязкость гидрофоб­ного золя, например студня, можно увеличить, по­вышая его концентрацию или понижая температуру. В конце концов, при увеличении вязкости золь может застыть, Такой застывший золь называют гелем. Гель представляет собой более или менее плотную коллоидную систему, хотя, вообще говоря, строгого различия между золем и гелем нет. На переходы золь-гель влияют и такие факторы, как ионный состав, pH и давление. Все это, при определенных обстоятельствах, может играть важную роль в жи­вых клетках.

Характеристи­ки коллоидного состояния:

Осмотическое давление - у растворов гидрофобных коллоидов крайне низкое осмотическое давление. У растворов гидрофильных коллоидов осмотическое давление не велико, но составляет все же, измеримую величину.

Осаждение - гидрофобные коллоиды способны выпадать в осадок (коагулировать). Положительно заряженный коллоид осаждает отрицательно заряженный. Такое же действие оказывают и электролиты.

Поверхностные свойства - у коллоидных частиц площадь поверх­ности, соприкасающейся с окружающим растворителем, огромна. Поверхностная энергия здесь велика и за счет этой энер­гии молекулы агрегируют на поверхнос­тях раздела. Это называется адсорбцией. Древесный уголь применяется, напри­мер, для адсорбции газов в противога­зах или для поглощения красителей из растворов. Данное явление используют также для стабилизации коллоидных зо­лей; эту роль, например, выполняют яйца в майонезе или мыло в инсекти­цидах, изготовляемых на масляной ос­нове. Коллоиды клеток живых организмов адсорбируют различные вещества, особенно это характерно для клеток, участвующих в поглощении ионов.

Переходы Золь-Гель - золь имеет жидкую консистенцию, а гель - плотную; крахмал, например, в горячей воде образует коллоидный золь, а остыв, превращается в коллоидный гель. Изме­нения pH, температуры, давления или присутствие ионов металла также могут вызывать переходы золь – гель.

19.3.3. Процессы, связанные с экскрецией и осморегуляцией.

  Ультрафильтрация- процесс удаления из раствора молекул растворителя и растворенных веществ в соответствии с их способностью проходить через поры фильтра. У большинства животны хроль фильтра выполняет слой, разделяющий циркуляторную систему и орган осморегуляции или экскреции, а движущей силой служит гидростатическое давление крови. Раствор, образующийся при фильтрации, называется фильтратом. При фильтрации крови из неё удаляется большинство её компонентов, и остаются в ней только очень крупные молекулы, такие как белки, и клетки, например эритроциты.

  Избирательная реасорбция представляет собой избирательное обратное всасывание из фильтрата молекул растворенных веществ и воды в нужных организму количествах. Отходы метаболизма не реабсорбируются. Растворенные  веществ и вода тоже не всасываются обратно, если это может привести к избыточному их содержанию в жидкостях тела, нарушающему нормальное стационарное состояние. Вначале реабсорбция происходит путем пассивной диффузии, продолжающейся до тех  пор, пока не уравняются концентрации, после его дальнейшая реабсорбция происходит путем активного транспорта. По мере реабсорбции растворенных веществ фильтрат становится всё более разбавленным и гипотоничным по отношению к жидкостям тела; поэтому вслед за ионами будут двигаться путем осмоса молекулы воды, и в конечном счете образуется фильтрат, изотоничный жидкостям тела. В этом участке осморегуляторно-экскреторного органа, который непроницаем для воды, фильтрат опять становится гипотоничным в результате поглощения из него ионов.

  Секреция- это процесс активного переноса растворенных веществ из жидкостей тела в фильтрат или непосредственно в окружающую среду. Таким образом, секреция действует в направлении, противоположном реабсорбции. Этот процесс приводит к дальнейшему повышению осмотического давления фильтрата и к снижению осмотического давления жидкостей тела.

  Конечный результат действия этих трёх механизмов ( ультрафильтрации, избирательной  реабсорбции  и секреции) является гомеостатическим, так как он поддерживает постоянство состава жидкостей тела.

  Существует большое многообразие осморегуляторных  или экскреторных органов и органелл, различных по своей локализации и строению, но в основе функциональной активности сех этих структур лежит один или нескольо описанных выше механизмов. Некоторые из этих структур относительно мало специализированы и имеют ряд общих черт в филогенетическом ряду организмов( сократительные вакуоли, нефридии, почки), тогда как другие относительно специализированы( жабры, ректальные железы, солевые железы).

19.3.4. Влияние окружающей среды на экскрецию и осморегуляцию.

   Для различных групп организмов характер окружающей среды создает определенные проблемы осморегуляции. Многие водные организмы, живущие в гипертонической среде, теряют воду путем осмоса и поглощают растворенные вещества путем диффузии. Потеря воды возмещается разными способами, включая питье и потребление пищи, но при этом повышается также концентрация в организме солей и возникает необходимость удаления их избытка путем активного транспорта. Организмы, живущие в гипотонической среде, напротив, поглощают воду путем осмоса и теряют растворенные вещества за счет диффузии. Уменьшить этот обмен нередко помогает организмам непроницаемый наружный покров, а потерю солей приходится возмещать путем их активного поглощения из окружающей среды.

   Все наземные организмы сталкиваются с проблемой потери воды и растворенных веществ из жидкостей тела в окружающую среду. Постоянство состава внутриклеточной жидкости поддерживается у этих организмов путем регуляции состава внеклеточной жидкости специализированными осморегуляторно-экскреторными органами, такими как мальпигиевы сосуды и почки. Количество получаемых и выделяемых молекул воды и ионов должно быть сбалансировано. Проблемы водного баланса будут рассмотрены в разд. 19.4.

            Приложение 1.5. Диффузия и осмос

       Молекулы и ионы в растворе могут перемещаться пассивно и спонтанно в определенном направлении в результате диффузии. Осмос - особый вид диффу­зии. Для такого перемещения в живых организмах - в отличие от активного транспорта - затраты энер­гии не требуется. Другой тип движения, а именно массовый поток, рассматривается в гл. 14.

            Приложение 1.5.1. Диффузия

        Диффузия связана с беспорядочным и спонтанным движением отдельных молекул и ионов. Если, на­пример, оставить открытой склянку с концентри­рованным водным раствором аммиака, то очень скоро запах аммиака распространится по всей ком­нате. Этот процесс распространения молекул ам­миака представляет собой диффузию, и, хотя любая молекула может двигаться в любом направлении, реальный поток молекул направлен из склянки на­ружу, т. е. от источника, где их концентрация велика, в те области, где их концентрации ниже. Диффузию, следовательно, можно определить как движение мо­лекул или ионов из области с высокой концентрацией в область с более низкой концентрацией, иными словами как движение по градиенту концентрации.

       В отличие от того, что характерно для массового потока, реальная диффузия различных типов мо­лекул или ионов может идти одновременно в раз­ных направлениях; при этом каждый тип молекул

движется по своему градиенту концентрации, в легких, например, кислород диффундирует в кровь : а диоксид углерода в то же самое время фундирует из крови в альвеолы, но массовый поток крови в легких может иметь только одно направление. При равных градиентах концентрации мелкие молекулы и ионы диффундируют быстрее крупных.

             Приложение 1.5.2. Осмос

       Осмос - это переход молекул растворителя из области с более высокой их концентрацией в область с более низкой концентрацией через полупроницаемую мембрану. Во всех биологических системах раство­рителем служит вода.

   Некоторые мембраны (их и называют обычно полупроницаемыми) пропускают только молекулы растворителя, задерживая все молекулы или ноны растворенного вещества. Однако мембраны живых клеток пропускают определенные молекулы или ионы растворенных веществ, проявляя в этом от­ношении избирательность, которая зависит от при­роды мембраны. Такие мембраны называют не полупроницаемыми, а дифференциально или изби­рательно проницаемыми.

    Допустим, что водный раствор А с высокой кон­центрацией растворенного вещества отделен изби­рательно проницаемой мембраной от водного рас­твора В с низкой концентрацией этого вещества. Раствор А по отношению к раствору В является гипертоническим, а раствор В по отношению к раствору А-гипотоническим. В этих условиях будет наблюдаться реальное перемещение молекул воды (т. е. растворителя) через мембрану; молекулы воды будут переходить из гипотонического раствора в гипертонический путем осмоса. Это будет проис­ходить до тех пор, пока не наступит равновесие, после чего реального перемещения воды наблю­даться уже не будет - растворы станут изотониче­скими (равными по концентрации).

    В приведенном примере вода движется от В к А, потому что концентрация воды в В выше, чем в А. Иными словами, вода движется путем диффузии. Осмос поэтому лучше всего рассматривать как осо­бый вид диффузии, при котором равновесие до­стигается за счет перемещения одних только мо­лекул растворителя. Влияние на эритроциты гипо­тонического, изотонического и гипертонического растворов показано на рис. П. 1.3.

   Рис. П.1.3. Реальное перемещение молекул воды через плазматическую мембрану эритроцитов, помещенных в растворы различной концентра­ции. А. Вода поступает в клетку и развивающееся вследствие этого давление разрывает мембрану. Это явление называют гемолизом. Б. Объем клётки  не  изменяется, поскольку   через плазма­тическую мембрану в обоих направлениях   про­ходят равные   потоки   воды.  В. Клетка теряет воду, мембрана сморщивается, и эритроцит приобре­тает «городчатый» вид.

    Морская вода гипертонична для большинства жи­вых организмов (соленость: 34,5 частей на тысячу), а пресная вода для всех организмов гипотонична (соленость: <0,5 части на тысячу). Поэтому жи­вотные и растения, обитающие в устьях рек, стал­киваются с особыми проблемами. О природе этих проблем и о том, как они решаются, рассказано в разд. 19.3.4.

       Приложение 1.6. Законы термодинамики

     Все химические превращения подчиняются законам термодинамики.

    Первый закон, называемый зако­ном сохранения энергии, гласит, что для любого химического процесса общая энергия системы и ее окружения всегда остается постоянной. Это озна­чает, что энергия не исчезает и не возникает вновь, так что если какая-либо химическая система при­обретает энергию, то такое же количество энергии должно изыматься из ее окружения, и наоборот. Энергия, следовательно, может перераспределяться, переходить в другую форму или претерпевать оба этих превращения, но она не может исчезать.

     Из второго закона термодинамики следует, что система и ее окружение, будучи предоставлены са­мим себе, приближаются обычно к состоянию мак­симальной неупорядоченности (энтропии). Это зна­чит, что высокоупорядоченные системы легко раз­рушаются, если на поддержание их упорядоченно­сти не затрачивается энергия. Все биологические процессы подчиняются этим двум законам термо­динамики и управляются ими.

Приложение 1.6.1. Энергетические  соотношения в  живых системах.

    Рассмотрим разложение перекиси водорода на воду и кислород

2Н2О2=2Н2О+О2

    Вообще чистый пероксид водорода может существовать в течение длительного времени и заметно не разлагаться. Для того чтобы произошло разложение, его молекулы при столкновении должны иметь энергию, превышающую определенный уровень, называемый энергией активации, Е_й. Когда этот активационный барьер достигнут, в молекулах изменяется характер связей и реакция генерирует до точно энергии для того, чтобы идти спонтанно. Величина энергии активации для разных реагентов различна.

    Нагревание-самый простой способ достичь энергии активации; большинству реагентов необходим гораздо большие количества тепловой энергии, нежели те, какими они обладают при обычных температурах. Так, разложение пероксида водорода лишь при 150°С идет настолько быстро, что реакция становится взрывоподобной. В этой реакции образуются вода и кислород и выделяется энергия. Общее изменение энергии, происходящее в результате реакции, называют изменением свободной энергии . Поскольку данная реакция протекает очень быстро, а ее продукты -вода и кислород- не соединяются вновь, т.е. обратной реакции не происходит, выделившаяся энергия фактически теряется-переходит от этой химической системы к окружению.