В организме постоянно и с большой интенсивностью происходит обмен воды между отдельными жидкостными средами. Он осуществляется по межклеточным щелям или непосредственно через клеточные мембраны. Вода перемещается под действием различных движущих сил.
Диффузия. Если мембрана делит два раствора, имеющих различную концентрацию вещества, а мембрана способна пропускать это вещество, то она движется, пока не выровняется концентрация (от большей концентрации к меньшей). Такой перенос веществ называется диффузией.
Осмос. Если мембрана разделяет два раствора, имеющих различную концентрацию определенного вещества, и при этом непроницаемой для нее, то растворитель движется в направлении от меньшей концентрации к большей. Этот вид транспорта называется осмосом. Сила, которая в данном случае определяет движение растворителя, называется осмотическим давлением.
Величина осмотического давления определяется количеством растворенных молекул, а не их размерами: большая молекула белка и имела иона минерала имеют одинаковый осмотическое давление. Для транспорта воды большое значение имеет проницаемость мембран для различных соединений. Большинство мембран является полупроницаемые: чем больше молекула, тем меньше скорость ее прохождения через мембрану. Как правило, биологические мембраны плохо или совсем не пропускают крупные молекулы белка. Поэтому ту часть осмотического давления, которую создают белки, выделяют отдельно. Это онкотическое давление.
Гидростатическое давление. Если вода под воздействием осмотического давления поступает в пространственно ограниченную полость, то может возникнуть такая ситуация, когда концентрация еще не выровняется, а объем будет заполнен. В этом случае избыток жидкости, которая поступает, создает так называемый гидростатическое давление на стенки полости. Это давление может быть создан и активной работой какого-либо насоса (например, сердце нагнетает кровь в сосудистое русло). Гидростатическое давление выталкивает воду из замкнутой полости. Чем выше гидростатическое давление, тем с большей силой вода выталкивается из указанной полости. При гидростатическом давлении с обеих сторон мембраны сила, которая выталкивает воду, равна разности этих давлений.
В основе обмена воды между клетками и межклеточным пространством лежит взаимодействие сил осмотического (онкотического) и гидростатического давления по обе стороны клеточной мембраны.
Величина осмотического давления в клетке зависит от активности обменных процессов, вследствие которых могут образовываться соединения, влияющие на осмотическое и онкотическое давление. Так, во время биосинтеза белков онкотическое давление возрастает. Во время окисления образуется вода, которая снижает осмотическое давление, работа ионных насосов, которые поддерживают концентрацию ионов в клетке, также влияет на водный обмен. Большое значение имеет и проницаемость клеточной мембраны. Так, мембрана эритроцита плохо пропускает анионы, и когда снижается активность Na + -, К +-АТФазы, в клетке возрастает концентрация Na +, что приводит к увеличению осмотического давления и поступление воды в клетку. Эти же процессы происходят в клетках после смерти, что приводит к их набуханию.
