الخاصية الأسموزية تعني انتقال الماء من المنطقة الأعلى تركيزا للماء إلى المنطقة الأقل تركيزا للماء، او بصورة اخرى من المنطقة الأقل تركيزا للمذاب إلى المنطقة الأعلى تركيزا للمذاب، وذلك عبر غشاء شبه منفذ، وذو نفاذية اختيارية، وتتم هذه العملية تلقائيا، دونما احتياج الاستهلاك للطاقة، وتسمى أيضا التناضح أو الازموزية، وتحدث في الطبيعة بأسرها، بما فيها خلايا الكائنات الحية من نباتات وحيوانات وكائنات بدائية أولية وكذلك خلايا جسم الإنسان.
الخاصية الأسموزية والنبات
تعتبر الخاصية الأسموزية من أهم آليات وطرق الانتقال في النبات، وعبر أجزائه المختلفة، حيث ينتقل الماء اللازم للنبات من التربة للجذور، عبر أغشية الجذر بفعل الضغط الأسموزي، واختلاف الضغط الأسموزي للتربة عن الضغط الأسموزي للجذر، حيث ارتفاعه في التربة عنه في الجذر، مما يؤدي إلى انتقال الماء من التربة إلى الجذور ، لتتم عملية البناء الضوئي اللازمة لحياة النباتات ونموها، أما في حالة انعكاس الضغط الاسموزي لكليهما، وزيادة ضغط الجذور عن التربة، او زيادة ملوحة التربة، فإن الماء يخرج من الجذور عبر الشعيرات الجذرية، وينتقل إلى التربة، مما يؤدي إلى جفاف النبات وذبوله ثم موته، كما يحدث في الأراضي الزراعية شديدة ملوحة التربة، او الري بماء يحتوي على نسبة كبيرة من الأملاح .
يمكن مشاهدة الخاصية الأسموزية في كثير من عناصر الطبيعة، فعند وضعك لمحلولين مختلفتين في الضغط الاسموزي، في أنبوبة شعرية ذات شعبتين، فإنك ستلاحظ انتقال أحد المحلولين باتجاه الآخر، هو بالطبع المحلول الأقل في الضغط الاسموزي، حتى يتساوى الضغط الاسموزي بينهما، فيتوقف انتقال المحلول تجاه الآخر تماما.[1]
الخاصية الأسموزية في الحيوان
تتجلى الخاصية الأسموزية في أجهزة الحيوان المختلفة، فتنتقل الأملاح والمواد الذائبة، من وإلى الدم خلال الاغشية الرقيقة ذات النفاذية الاختيارية، مما يحدث اتزان بين محتوى الخلايا من العناصر المختلفة، ومحتواها من الماء اللازم لكل العمليات الحيوية في خلايا جميع الحيوانات ، على رأسها الإنسان .
الخاصية الأسموزية وخلايا الدم الحمراء
تعظم أهمية الخاصية الأسموزية عند ذكر خلايا الدم الحمراء، بما تحتويه من هيموجلوبين، فخلايا الدم الحمراء، عبارة عن أكياس (غشاء رقيق) يحتوي بداخله المادة الحمراء المسماة بالهيموجلوبين، ولا تحتوي على نواة ، حيث تعتمد خلايا الدم الحمراء على الخاصية الأسموزية في الحفاظ على محتواها ومضمونها من الهيموجلوبين ، فدائما تحافظ خلايا الدم الحمراء على أن يتساوى الضغط الاسموزي داخلها، والضغط الأسموزي لبلازما الدم خارجها، وإلا في حالة زيادة الضغط الأسموزي للبلازما، وارتفاع تركيز الماء فيها عنه في خلايا الدم الحمراء ، فإن الماء يستمر في الانتقال إلى خلايا الدم الحمراء مسببا انتفاخها .
ولما كانت جدران خلايا الدم الحمراء غير مرنة، فإنها سرعان ماتنفجر، مفرغة محتواها من الهيموجلوبين إلى خارج الخلايا، إلى بلازما الدم ، محدثة العديد من المشاكل المرضية، وكذلك في الحالة الانعكاسية ، حيث يزيد الضغط الأسموزي داخل خلايا الدم الحمراء عن الضغط الأسموزي خارجها، أي الضغط الأسموزي لبلازما الدم ، فإن الماء يخرج من خلايا الدم الحمراء إلى البلازما، مما يسبب صغر حجم الخلايا الحمراء وانكماشها، مما ايضا يدخل الجسم في مشاكل مرضية عديدة، أهمها نقص الأكسجين في الدم . [2]
تطبيقات الخاصية الأسموزية في بعض المجالات
تستخدم خاصية انتقال الماء عبر الأغشية الرقيقة بسبب فرق الضغط الأسموزي ، في العديد من التطبيقات الهامة جدا في الحياة، ولا يزال العلم والعلماء يبحثون عن المزيد والمزيد من التطبيقات العملية المفيدة لحياة الإنسان ، من خلال استغلال تلك الخاصية الأسموزية والتي فسرت بمعرفتها العديد من الظواهر الطبيعية العديدة، ومن أهم تطبيقات الخاصية الأسموزية في مجال صحة الإنسان وعلاج أمراضهم المستعصية، مثل امراض الكلي :
استخدام الخاصية الأسموزية في غسيل الكلى
يعتبر مرض الفشل الكلوي وقصور الكلى من الأمراض الشائعة، ومن أكثر الأسباب التي تؤدي إلى الوفاة في جميع أنحاء العالم، تعتمد الكلى في عملها لتخليص الجسم من السموم و الفضلات والأملاح الزائدة عن الجسم من خلال الدم، عن طريق أنابيب الكلى التي تعمل كمصفاة ، لها نفاذية اختيارية، فتطرح ما لا يحتاجه الجسم خارجه ليخرج عن طريق البول، وتحجز الأملاح والبروتينات والفيتامينات المفيدة والهامة التي يحتاجها الجسم وخلاياه، تعتمد الكلي في ذلك على الخاصية الأسموزية ، لتمرير ونقل المواد والماء والأملاح عبر أغشيتها والدم
وعند حدوث فشل واعتلال الكلى واغشيتها، يعتل الجسم، ولا يستطيع الدم الحفاظ على اسموزيته، ويختل الضغط الأسموزي بين الدم وخلايا الجسم المختلفة، فتشاهد أمراضا عديدة مثل ضغط الدم المرتفع أو المنخفض وكذلك حدوث التورمات في العينين والقدمين، ولهذا فكر العلماء في أجهزة الغسيل الكلوي، وهي تعتمد على نفس الفكرة، ففي أجهزة الغسيل الكلوي، يمرر دم مريض الفشل الكلوي عبر اغشية لها نفاذية اختيارية، ومن خلال الفارق في الضغط الاسموزي بين الدم ومحاليل الجهاز ، ينقي الدم من البولينا و الأملاح الزائدة والسموم الأخرى، ليعود مرة أخرى فيضاف له ما يحتاجه من بروتينات وعناصر، وبهذا الجهاز وهذه الفكرة، استطاع العلماء الحفاظ علي حياة ملايين المرضى ، وإطالة أعمار ملايين أخرى .
الخاصية الأسموزية والقسطرة الوريدية
في أمراض القلب المتعددة الناتجة عن جلطات شرايين وأوردة القلب المختلفة، يستخدم الأطباء ما يسمى بالقسطرة الوريدية، والتي يستفاد بالخاصية الأسموزية في خلايا الجسم المختلفة فيها، حيث يستخدم محلول ملحي له نفس أسموزية بلازما الدم، وذلك لعدم الإضرار بخلايا الجسم المختلفة، بسبب فارق الضغط الأسموزي داخل وخارج الخلايا
الخاصية الأسموزية وتجارب الأحياء المعملية
تستخدم المحاليل معروفة الرقم الاسموزي، عند إجراء التجارب على الخلايا الحية في المعامل الحيوية، حيث ان الفرق في الضغط الاسموزي بين الخلايا التي يجري عليها الفحص والتجارب، وبين الضغط الاسموزي للسائل المحيط بها، قد يؤدي إلى انفجار الخلية أو انكماشها تماما، مما يؤدي إلى فشل التجربة، ولهذا بتعيين الأسموزية للخلايا والمحاليل المستخدمة خاصة عند إجراء التجارب على الخلايا الحية سواء النباتية أو الحيوانية.
الخاصية الأسموزية وتحلية الماء
أصبحت مشكلة نقص الماء العذب، الصالح للشرب وللزراعة، من أهم وأخطر المشاكل التي تواجه العالم بأسره ، وبخاصة الدول ذات الطبيعة الصحراوية ، والدول التي تفتقر إلى المصادر الطبيعية للماء ، كالأنهار والبحيرات والمياه الجوفية، فأصبحت تحلية مياه البحار، أو إعادة تدوير المياه المستخدمة ، هي الحل والبديل الوحيد أمام تلك الدول والشعوب للحياة والزراعة، والتي بسببها تتكبد تلك الدول أموالا طائلة وميزانيات ضخمة لتوفير الماء العذب .
كانت تحلية مياه البحر مصدرا مهما للدول المطلة على بحار، باستخدام خاصية مثل الخاصية الأسموزية ، يتم تحلية الماء المالح، سواء كان ماء بحار، أو ماء معاد التدوير باستغلال الفرق في الضغط الاسموزي بين الماء ذي الضغط الاسموزي الأعلى (موضوع تحت ضغط عالي) ، والماء ذي الضغط الاسموزي الأقل ، تسمى عملية التناضح العكسي، بحيث يمكن استخلاص الماء العذب من المالح والاستفادة به، ولايزال العلماء يطورون في هذه العملية للحصول علي أفضل النتائج .
الخاصية الأسموزية والغازات
يمكن تطبيق قوانين الغازات المثالية على السوائل المخففة أيضا ، فيتناسب الضغط الاسموزي طرديا مع تركيز المادة المذابة بالمول في المحاليل المختلفة ، كما يتناسب طرديا مع درجة الحرارة المطلقة .
الخاصية الأسموزية والنبات
تعتبر الخاصية الأسموزية من أهم آليات وطرق الانتقال في النبات، وعبر أجزائه المختلفة، حيث ينتقل الماء اللازم للنبات من التربة للجذور، عبر أغشية الجذر بفعل الضغط الأسموزي، واختلاف الضغط الأسموزي للتربة عن الضغط الأسموزي للجذر، حيث ارتفاعه في التربة عنه في الجذر، مما يؤدي إلى انتقال الماء من التربة إلى الجذور ، لتتم عملية البناء الضوئي اللازمة لحياة النباتات ونموها، أما في حالة انعكاس الضغط الاسموزي لكليهما، وزيادة ضغط الجذور عن التربة، او زيادة ملوحة التربة، فإن الماء يخرج من الجذور عبر الشعيرات الجذرية، وينتقل إلى التربة، مما يؤدي إلى جفاف النبات وذبوله ثم موته، كما يحدث في الأراضي الزراعية شديدة ملوحة التربة، او الري بماء يحتوي على نسبة كبيرة من الأملاح .
يمكن مشاهدة الخاصية الأسموزية في كثير من عناصر الطبيعة، فعند وضعك لمحلولين مختلفتين في الضغط الاسموزي، في أنبوبة شعرية ذات شعبتين، فإنك ستلاحظ انتقال أحد المحلولين باتجاه الآخر، هو بالطبع المحلول الأقل في الضغط الاسموزي، حتى يتساوى الضغط الاسموزي بينهما، فيتوقف انتقال المحلول تجاه الآخر تماما.[1]
الخاصية الأسموزية في الحيوان
تتجلى الخاصية الأسموزية في أجهزة الحيوان المختلفة، فتنتقل الأملاح والمواد الذائبة، من وإلى الدم خلال الاغشية الرقيقة ذات النفاذية الاختيارية، مما يحدث اتزان بين محتوى الخلايا من العناصر المختلفة، ومحتواها من الماء اللازم لكل العمليات الحيوية في خلايا جميع الحيوانات ، على رأسها الإنسان .
الخاصية الأسموزية وخلايا الدم الحمراء
تعظم أهمية الخاصية الأسموزية عند ذكر خلايا الدم الحمراء، بما تحتويه من هيموجلوبين، فخلايا الدم الحمراء، عبارة عن أكياس (غشاء رقيق) يحتوي بداخله المادة الحمراء المسماة بالهيموجلوبين، ولا تحتوي على نواة ، حيث تعتمد خلايا الدم الحمراء على الخاصية الأسموزية في الحفاظ على محتواها ومضمونها من الهيموجلوبين ، فدائما تحافظ خلايا الدم الحمراء على أن يتساوى الضغط الاسموزي داخلها، والضغط الأسموزي لبلازما الدم خارجها، وإلا في حالة زيادة الضغط الأسموزي للبلازما، وارتفاع تركيز الماء فيها عنه في خلايا الدم الحمراء ، فإن الماء يستمر في الانتقال إلى خلايا الدم الحمراء مسببا انتفاخها .
ولما كانت جدران خلايا الدم الحمراء غير مرنة، فإنها سرعان ماتنفجر، مفرغة محتواها من الهيموجلوبين إلى خارج الخلايا، إلى بلازما الدم ، محدثة العديد من المشاكل المرضية، وكذلك في الحالة الانعكاسية ، حيث يزيد الضغط الأسموزي داخل خلايا الدم الحمراء عن الضغط الأسموزي خارجها، أي الضغط الأسموزي لبلازما الدم ، فإن الماء يخرج من خلايا الدم الحمراء إلى البلازما، مما يسبب صغر حجم الخلايا الحمراء وانكماشها، مما ايضا يدخل الجسم في مشاكل مرضية عديدة، أهمها نقص الأكسجين في الدم . [2]
تطبيقات الخاصية الأسموزية في بعض المجالات
تستخدم خاصية انتقال الماء عبر الأغشية الرقيقة بسبب فرق الضغط الأسموزي ، في العديد من التطبيقات الهامة جدا في الحياة، ولا يزال العلم والعلماء يبحثون عن المزيد والمزيد من التطبيقات العملية المفيدة لحياة الإنسان ، من خلال استغلال تلك الخاصية الأسموزية والتي فسرت بمعرفتها العديد من الظواهر الطبيعية العديدة، ومن أهم تطبيقات الخاصية الأسموزية في مجال صحة الإنسان وعلاج أمراضهم المستعصية، مثل امراض الكلي :
استخدام الخاصية الأسموزية في غسيل الكلى
يعتبر مرض الفشل الكلوي وقصور الكلى من الأمراض الشائعة، ومن أكثر الأسباب التي تؤدي إلى الوفاة في جميع أنحاء العالم، تعتمد الكلى في عملها لتخليص الجسم من السموم و الفضلات والأملاح الزائدة عن الجسم من خلال الدم، عن طريق أنابيب الكلى التي تعمل كمصفاة ، لها نفاذية اختيارية، فتطرح ما لا يحتاجه الجسم خارجه ليخرج عن طريق البول، وتحجز الأملاح والبروتينات والفيتامينات المفيدة والهامة التي يحتاجها الجسم وخلاياه، تعتمد الكلي في ذلك على الخاصية الأسموزية ، لتمرير ونقل المواد والماء والأملاح عبر أغشيتها والدم
وعند حدوث فشل واعتلال الكلى واغشيتها، يعتل الجسم، ولا يستطيع الدم الحفاظ على اسموزيته، ويختل الضغط الأسموزي بين الدم وخلايا الجسم المختلفة، فتشاهد أمراضا عديدة مثل ضغط الدم المرتفع أو المنخفض وكذلك حدوث التورمات في العينين والقدمين، ولهذا فكر العلماء في أجهزة الغسيل الكلوي، وهي تعتمد على نفس الفكرة، ففي أجهزة الغسيل الكلوي، يمرر دم مريض الفشل الكلوي عبر اغشية لها نفاذية اختيارية، ومن خلال الفارق في الضغط الاسموزي بين الدم ومحاليل الجهاز ، ينقي الدم من البولينا و الأملاح الزائدة والسموم الأخرى، ليعود مرة أخرى فيضاف له ما يحتاجه من بروتينات وعناصر، وبهذا الجهاز وهذه الفكرة، استطاع العلماء الحفاظ علي حياة ملايين المرضى ، وإطالة أعمار ملايين أخرى .
الخاصية الأسموزية والقسطرة الوريدية
في أمراض القلب المتعددة الناتجة عن جلطات شرايين وأوردة القلب المختلفة، يستخدم الأطباء ما يسمى بالقسطرة الوريدية، والتي يستفاد بالخاصية الأسموزية في خلايا الجسم المختلفة فيها، حيث يستخدم محلول ملحي له نفس أسموزية بلازما الدم، وذلك لعدم الإضرار بخلايا الجسم المختلفة، بسبب فارق الضغط الأسموزي داخل وخارج الخلايا
الخاصية الأسموزية وتجارب الأحياء المعملية
تستخدم المحاليل معروفة الرقم الاسموزي، عند إجراء التجارب على الخلايا الحية في المعامل الحيوية، حيث ان الفرق في الضغط الاسموزي بين الخلايا التي يجري عليها الفحص والتجارب، وبين الضغط الاسموزي للسائل المحيط بها، قد يؤدي إلى انفجار الخلية أو انكماشها تماما، مما يؤدي إلى فشل التجربة، ولهذا بتعيين الأسموزية للخلايا والمحاليل المستخدمة خاصة عند إجراء التجارب على الخلايا الحية سواء النباتية أو الحيوانية.
الخاصية الأسموزية وتحلية الماء
أصبحت مشكلة نقص الماء العذب، الصالح للشرب وللزراعة، من أهم وأخطر المشاكل التي تواجه العالم بأسره ، وبخاصة الدول ذات الطبيعة الصحراوية ، والدول التي تفتقر إلى المصادر الطبيعية للماء ، كالأنهار والبحيرات والمياه الجوفية، فأصبحت تحلية مياه البحار، أو إعادة تدوير المياه المستخدمة ، هي الحل والبديل الوحيد أمام تلك الدول والشعوب للحياة والزراعة، والتي بسببها تتكبد تلك الدول أموالا طائلة وميزانيات ضخمة لتوفير الماء العذب .
كانت تحلية مياه البحر مصدرا مهما للدول المطلة على بحار، باستخدام خاصية مثل الخاصية الأسموزية ، يتم تحلية الماء المالح، سواء كان ماء بحار، أو ماء معاد التدوير باستغلال الفرق في الضغط الاسموزي بين الماء ذي الضغط الاسموزي الأعلى (موضوع تحت ضغط عالي) ، والماء ذي الضغط الاسموزي الأقل ، تسمى عملية التناضح العكسي، بحيث يمكن استخلاص الماء العذب من المالح والاستفادة به، ولايزال العلماء يطورون في هذه العملية للحصول علي أفضل النتائج .
الخاصية الأسموزية والغازات
يمكن تطبيق قوانين الغازات المثالية على السوائل المخففة أيضا ، فيتناسب الضغط الاسموزي طرديا مع تركيز المادة المذابة بالمول في المحاليل المختلفة ، كما يتناسب طرديا مع درجة الحرارة المطلقة .
