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什么是滲透壓?
滲透壓儀是一種決定在血，尿，或者其他的液體中粒子數目多少的高效工具。脫水時滲透壓將會增加，相反當水壓多時，滲透壓將會減小。有三種類型的滲透壓:尿液，血漿和大便。尿液滲透壓是檢測腎功能，血液滲透壓是血液病的征召的標記；大便檢測是否為腹瀉病原因。
一般應用
滲透壓儀可以作為有效并且可靠的藥物篩選工具。同樣，滲透壓儀可以應用在法庭辨證和刑事犯zui現場，作為取證工具。例如，經常去俱樂部狂歡的青少年往往會在飲料中加入du品，利用滲透壓儀可以方便檢測出是否在飲料中加入du品。在環境檢測中也可以用到滲透壓儀。
Vapro®5600露點滲透壓儀是一款采用露點法來測定樣品滲透壓值的儀器。與傳統儀器相比，樣品無需特殊處理，可以直接測定高粘度，含懸浮顆粒或多種溶劑的樣品。除普通液體樣品外，5600露點滲透壓儀還可直接測量動、植物組織細胞切片等固體樣品，應用領域十分廣泛。
制藥業
1. 什么是肌肉健康狀態?
a. 健康肌肉纖維收縮的正常狀態或者輕微收縮狀態。
b. 溶液有效的滲透壓力。
在藥品的非腸道藥溶液中，一些滋補劑可以葡萄糖形式增加到催眠藥物中。
2. 為什么滋補劑對藥品制造商是重要的？
藥品溶液通常是作用于肌體的精細的膜，因此必須與肌體內的營養成份相同。
3. 什么是等壓?
等壓溶液不會引起組織腫大，或當與組織接觸時不會引起收縮。如果在眼睛，鼻道，或者灌輸到肌體其他部分不會產生不快。
4.什么是低壓?
溶液中的營養成份濃度少于細胞中成份。當發生低壓時，水進入血細胞室內引起細胞脹大，最后撐破細胞。如果肌體細胞承*上述水壓，就會引起水中毒，導致肌肉痙攣或水腫。
5. 什么是高壓?
溶液營養成份濃度比細胞濃度大.該現象可以引起許多復雜并發癥，例如高糖癥，脫水等現象。
6. 紅細胞萎suo癥狀?
在細胞膜內的水試圖沖淡細胞膜周圍鹽的濃度，直到紅細胞膜內外濃度相同。水的外流會引起細胞縮小，并且起皺。在這種情況下，鹽溶液是高壓。
紅細胞并不是所有的藥都透不過，例如它不是完mei的半滲透膜。這樣，它會允許不僅水分子通過，而且例如脲，酒精等大分子混合物穿過紅細胞。這些成份的分子能通過紅細胞，可以在任何情況下引起溶血。
眼睛中的粘液對硼酸來說，充當真實的半滲透膜，因此硼酸可作為眼藥來平衡營養物。
7. 當進食時由于高的電解質，氨基酸和簡單的糖引起高溶滲透壓時，人們為什么承受不快？
當高滲透壓營養物質被攝取時，大量水將轉移到胃和腸。胃腸道含有大量的水能引起腫脹，痙攣，惡xin，嘔吐以及休克。
肌體盡量維持胃和腸內成份的滲透壓水平與包圍他們的液體在近似水平，但是對于食物滲透壓敏感性每個人都不同。
生物工程學
1. 為什么一些細胞培養基比其他的好?
哺乳動物細胞生長使用的培養基都是生物學的液體，例如血漿。這類培養基承受了許多不利條件，包括批次的變化和危險性，例如污染。
2. 為什么別的培養基會更好?
減少培養基成分對細胞生長是必須的。基礎培養基及其必須的最少成份的發現提供了廣闊的用處，而且目前商業上都可以利用。
3. 培養基由什么組成?
培養基由鹽，糖類，氨基酸，維生素，荷爾蒙及生長因子組成的復雜混合物。鹽的濃度靠等壓來阻止滲透的不平衡。
4. 滲透壓能檢測培養基什么成份?
哺乳動物細胞生長的標準是滲透壓為300m/osm，是大多數細胞的最佳值。
5. 怎樣制作細胞培養基?
直到今天制作細胞培養基的主要方法仍是發酵罐。發酵罐可以讓細胞在體外生長，積累，就像體內生長那樣。另外一個是旋轉的細胞培養系統，由于它可以比一件動態或靜態的組織更提供溫和的環境，從而允許細胞積累。
運動藥物
水化和脫水的常見問題
1. 脫水的定義是什么?
缺乏了身體能夠在最佳工作時的液體需求量。由于嘔吐，腹瀉或者過度排尿引起脫水現象是常見的。在嬰兒和孩子中間脫水多是急性胃炎引起的，并伴隨有嘔吐和腹瀉。
脫水分為溫和，中等或嚴重三個級別。
2. 什么時候可以引起鍛煉期間脫水?
脫水的原因由于過度出汗引起的，包括過度的液體損失，不適當的液體吸入，或這些因素綜合。
3. 脫水的跡象是什么?
溫和
干渴，嘴唇干燥，嘴膜的干燥
中度
非常干燥的嘴膜
眼睛的凹陷
嬰兒皮膚的凹陷
皮膚凹陷
嚴重
快速，微弱的脈搏
手腳冰冷
快速呼吸
嘴唇發藍
困惑，倦怠，睡不醒
4. 怎樣彌補失去的液體?
如果損失的液體不多，可以讓運動員喝含有電解質成份和營養成份的飲料。
5. 為什么運動性飲料很暢銷?
當一個體育鍛煉超過60分鐘時，運動性飲料會對他們有益，因為他們為肌肉提供燃料來源，并加速水和葡萄糖的吸收。所以運動時間長的人應該喝該類飲料。由于有了運動性的飲料，持續運動不會很快的耗盡饑糖原。而且也可以很快的恢復損失的體力。
6. 什么時候引用該飲料?
運動性飲料無論在運動前或者后都是很有用的。它可以補充損失的體液，精力和鍛煉期間失去的礦物質。碳水化合物濃度和鹽的濃度都有助于。
7. 怎樣飲用該類飲料?
飲用該類飲料時的一些建議：
運動前:
• 運動前2－4小時飲用8－24盎司
• 運動前喝4－8盎司
運動的時候:
• 30分鐘鍛煉后，每隔20分鐘喝4盎司
運動結束后:
• 8－16盎司
8. 能量，水化及恢復性飲料之間的差別是什么?
能量飲料包含大量的糖類，這可以減少飲料的水化效果。
水化飲料不含有因為大量糖原損失而能夠補充的糖類物質.
恢復性飲料不會提供快速精力吸收和水化。恢復性飲料實際上是允許胰島素釋放來刺激肝糖元的產生。
9. 運動性飲料存在什么問題?
如果飲料中糖的含量很高，胃將不會很快將其消耗。這將會導致大量體液流回胃中，又將導致進一步水化，同樣也不會給你這些飲料所能提供的益處。
胃－腸道疾病
如果飲料包含果糖太多，胃是很難消化并吸收它的。胃酸水平的升高能引起胃腸道疾病，酸是包含在所有的非酒精性飲料中，作用是為了味道和產品的穩定性。但如果飲料中酸水平太高，往往引起胃腸道疾病。而且胃腸道疾病也可能是在錯誤的時間飲用錯誤的飲料而引起的。
低血糖
低血糖癥是一個嚴重的血糖水平低，帶走身體的能量。低血糖是很多運動性飲料的最大問題。除非飲料在連續的運動中不斷被飲用，當鍛煉時胰島素反應有點被減少， 葡萄糖或者糖構成的運動飲料分解成糖原時，將導致胰島素反應。因為身體愿望是維持動態平衡，胰島素釋放將減少血糖水平，如果血糖太低將導致低血糖。胰島素是以荷爾蒙的方式儲存葡萄糖，他可以阻止血液中糖的濃度升高，將這些多余的糖轉化為脂肪或者糖原。這就是為什么高的碳水化合物導致肥胖癥。控制胰島素的分泌是很重要的。
胰島素分泌過低或者沒有被成為是糖尿病. 這將導致組織的許多并發癥，如果有更多的胰島素分泌，或者胰島素非常有效，糖的分解就會很快，導致消瘦。
10. 飲用飲料很多可能嗎?
是的。大多數跑步者和騎車的人都知道脫水的嚴重性，但是一些人并沒有意識到過多的脫水能夠危險的降低血液中鈉粒子水平——低血鈉。
低血鈉癥狀在女性、馬拉松運動員和三項全能比賽的運動員中作為兩種原因比較普遍。1,大量出汗失去大量的鈉粒子；2，他們對水化物是超敏感的. 他說：“他們在大賽前喝很多的水，然后在運動過程中會停止。"
在大賽之前，如果你喝了一少部分水，那么就很有可能提前疲勞. 但是如果喝得太多，就有低鉀的危險。
11. 怎樣避免低鉀癥狀?
避免低鉀的關鍵是 1) 不要飲用多于你出汗的水 2) 飲用含鹽的運動飲料。
大便滲透壓
對大便的滲透壓進行測量可以顯示患者是否有腹瀉。正常的大便中，大多數小分子的物質能被*吸收(除了電解質)；因此，大便的許多滲透壓都來自電解質滲透壓。大便滲透壓的差異指的是測量滲透壓和計算滲透壓的差距（大便中鈉和鉀離子的總和），或者更精確的說是血清滲透壓。
滲透壓型的腹瀉
• 未吸收的成份
• 由于消化不良的排泄物
分泌性腹瀉
* 由于一些食物破壞了腸粘膜(燒傷，感染等)
大多數腹瀉是由于感染或者是中了細菌毒素, 腹瀉就是這種現象的主要癥狀. 大便滲透壓的測量在這種情況時沒有意義. 如果腹瀉已經持續了一周以上，而且培養時顯陰性那么腹瀉的原因就很難查出了。胃腸專家指出了兩種腹瀉: 滲透壓型和分泌型的. 滲透壓型腹瀉，大便中有一些未被吸收的物質，可以阻止水分的正常吸收。這時，病人的滲透壓值為50 mOsm/kg. 該類病人是因為進食了很多瀉藥，也有可能是誤食了一些營養成份
如果胃腸的內粘膜受到損傷而不能吸收水分和電解質，那么這就是分泌性腹瀉。
測量大便的滲透壓時需要考慮的是細菌新陳代謝產生的活性物質，所以測量必須在收集到樣本后的30分鐘內完成，或者需要冷凍該樣品。
植物生物技術
植物的水化
植物通過吸收CO2來平衡他們的生理代謝，因此內部需要維持足夠的水分儲存，光合作用發生在植物的葉綠體內，主要是在海綿體內。
• 海綿體內有很多光合單元可以捕獲光子。
• 葉綠體的能量交換主要是保衛細胞內。
在植物的呼吸過程中，CO2和水分的濃度在葉肉細胞中散開。
組織細胞經過光合作用后散發細胞間的CO2氣體，這將導致空氣中的CO2－高濃度，流入細胞內－低濃度。葉肉細胞的氣泡被水包圍－在紋理內部，分布在組織細胞的原生質中。如果氣門關閉，液體水分從細胞壁蒸發直到葉肉細胞內的氣體充滿飽和水蒸氣。環境大氣的相對濕度一般小于100％，所以如果氣門打開，水蒸氣會散發的大氣中。葉肉細胞中水蒸氣的損失會導致進一步水分蒸發，最終導致植物學上稱為“蒸發"。
為了生存，根部必須從外部吸收水分。這可以通過植物的內部紋路系統。紋路吸水管子就是一些持續吸收水分的管道，可以把水從底部到頂部。推動壓力輸送的是根部的壓力.
• 根部壓力來自內皮細胞使用轉運蛋白來集中內部物質，不溶物質的高濃度降低了植物內部的水分，因此必須從根尖吸水。
• 液體是不能夠壓縮的，因此從底部進的水會升高水壓。
另外一種產生上述現象的力量是“毛細管現象"，可以從頂部吸收能量。毛細管現象主要是1）因為水有很高的粘性。2）毛細管現象能夠將水吸收到窄的空間內，如果水里溶解有化學成份，例如纖維素。這就是水為什么能往上 流（與引力相反）。
理解毛細管現象的主要概念就是表面張力。
• 表面張力來自粘性力：這種力是最小化水與空氣的接觸；
• 盡管有粘性力，水同樣可以附著于纖維素；
• 水分蒸發可以減少葉肉細胞間的細胞壁。
如果氣體進入脈管會永jiu性切斷水柱。這種情形，呼吸會向上拉和擴大氣泡。
呼吸引起的水分損失主要是由于干旱或者干燥氣候。所以當光合作用不強時，需要關閉氣門。
保衛細胞形狀的改變也意味著氣門的改變。
• 保衛細胞是柱形的，他們的細胞壁緊緊挨在一起。
• 保衛細胞有序的排列，細胞纖維在柱狀邊緣可以形成環形口。
引起保衛細胞張開氣門的主要信號是光強，可以刺激保衛細胞膜內的光子泵開放。
光子泵水解ATP和ADP，利用這個反應的能量轉移H＋。
• 原生質膜內增加的負壓將會引起正離子進入細胞，但前提是膜上的泵已經打開，大量的K＋離子流入細胞內。
• 收到信號的保衛細胞會高效的交換H＋和K＋離子。這會減少細胞內的水分，水又會重新流入細胞內補償。從而改變保衛細胞的形狀。
問題: H＋與K＋的交換怎么會引起水的危險減少呢？我們已經知道大多數溶液有和水相同的效果，例如對0.1M溶液，水壓是＝－0.23.關鍵是我們必須認識到H＋不是溶液而是水的組成元素。
過度蒸發并不是對所有植物都是有害的，其可以作為溫度控制的功能。許多酶和其他蛋白僅能在一個有限的范圍內有作用。蒸發是一種散熱過程，可以冷卻固體和液體的表面，把水分蒸發到空氣中。蒸發可以冷卻一個葉片多達10－15℃，因此可以保護光合作用過程中酶的效果。 該過程是一個自動調解過程。
哺乳動物組織
滲透壓: 提高組織培養的關鍵
為了能讓組織細胞保持他們的最初的形態和功能，我們需要提供組織自然的生長條件。其中培養基的滲透壓是主要考慮的因素。
例如在人體中，組織中的細胞被胞液及其他細胞包圍。當將細胞從組織培養中取出放到塑料或者玻璃表面時，仍需要有液體包圍。放到外源環境時，如果滲透壓不同，會引起滲透壓休克。
滲透壓休克能夠引起細胞體積改變。研究表明即使微小的短期細胞體積變化都會影響細胞新陳代謝和基因表達。因此必須重視滲透壓對細胞的影響。
滲透壓的測量可以提高組織培養率
經驗表明有意識測量培養基的滲透壓可以有效提高細胞產量。因為每次購買的培養基成份變化很大，因此都必須在使用前進行檢測。
由于細胞分離的密度成份總是維持在等壓范圍內，因此測量培養基的滲透壓可以顯著提高組織培養。而且維持正常的滲透壓可以保持酶的活性和阻止膜的扭曲。但是如何測滲透壓能提高細胞培養成功率呢？
控制滲透壓
1970年懷俄明研究表明：哺乳動物血液滲透壓和哺乳動物細胞培養基滲透壓是非常重要的。該實驗是經過很多實驗結果證明統計來的。
利用滲透壓研究腎和骨髓組織
例如腎臟中的細胞經常會被暴露于NACL和尿素環境中，因此必須能夠適應超高滲透壓環境。 有一些人員
Maurice B. Burg, Natalia I. Dmitrieva, et al,做了很多實驗來驗證滲透壓是否影響細胞并且細胞會產生什么樣的機制來抵抗變化。
Burg等人的研究結果表明無論在細胞內外都經受各種水平的滲透壓變化，通過幾種保護機制來適應高滲透壓。
對測滲透壓的反應
因為實驗表明環境壓力或許調解t-PA基因表達，E.G. Levin, L. Santell等人做了是否滲透壓的改變也會影響該基因的實驗。即使從超高滲透壓環境到等壓環境，Hela細胞培養表明會增加T－Pa基因表達。
帶有T－Pa基因的重組CHO細胞在無血清培養條件下的實驗被進行了研究。通過改變滲透壓可以證明細胞表達收到影響。
而且滲透壓的改變也可以改變RNA的表達水平，許多人做了實驗進行了研究。
W. M. Miller, V.M. deZengotita等人研究發現在不同的培養基中，CO2和滲透壓可以互相影響雜交細胞的生長。但如果兩者聯合起來使用，細胞生長會在很大范圍內被抑止。
K.C. Katsirdakis調解滲透壓范圍在729 和930 mOsmol/kg，當在25-degree C無光時，pH 值在5.2-7.2, 可以導致葡萄葉的生長。
超高滲透壓引起的變化
J.E. Olsen 和G.Z. Li 發現當在培養的星細胞中由于鈉和鉀離子導致高滲透壓，細胞膜會保持不變。他們同樣發現鈉離子通道在很低的滲透壓就會被激活，同時會釋放出大量的鈉，鉀等離子。
G.B. Tennant’s的研究表明克隆骨髓細胞的生長在低滲透壓會生長的很快，這表明低滲透壓細胞存在巨大的敏感性，對克隆細胞株生長有力。
滲透壓條件改變引起的反應
K.B. Marcum 和 C.L. Murdoch 研究了海岸植物的耐鹽性，通過用中度的鹽濃度刺激根生長，通過不斷調整鹽濃度的滲透壓直到450 mM NaCl.他們認為原生質在最高的鹽濃度會改變滲透壓。
組織細胞嫁接
滲透壓儀可以提供別的方式無法提供的信息例如一些有用的實驗室參數。滲透壓儀在醫院診斷病人中非常關鍵，可以減少治療花費。
滲透壓儀對冷凍點樣品測量是很有用的，別的方法對揮發性物質不敏感，可能在診斷糖尿病患者時有誤導。
制造業
美國的USP公司要求測量注射用藥的滲透壓值，但是常規方法又得不到該值。
B.S.R. Murty,等人試圖解決該問題，但最初其建立的方法只能用于含兩種成份的溶液，后來使用了滲透壓儀可以方便計算出該值。
USP公司盡量想通過滲透壓儀解決其溶液的滲透壓！滲透壓儀在測量含鹽溶液的等滲點時比較準確，但是推廣到所有的溶液都適用該等滲儀則是錯誤的。
制藥業:醫院混合物，藥品制造商和營養學家都會經常使用滲透壓儀。該優點可以包含檢測一致性，最小化外傷和*化反應動力學。
眼藥產品
眼藥產品：通過維持關鍵的滲透壓參數，可以預防玻璃體和滲透到眼睛溶液的形態變化。
運動性藥物
在運動性藥物中，滲透壓是一個通用性測試可以提高藥物質量。檢測運動員的水化狀態是滲透壓儀主要用途。 運動員經常面臨脫水和熱損耗，尤其是高溫和很潮的天氣。運動前后測量體重可以知道多少水分被消耗了。飲用營養性飲料，水和穿透氣衣服可以減少運動員脫水機會。用滲透壓儀檢測運動員的尿樣可以給出判斷，當然也可以測量血液得到更加準確的指示。尿樣的滲透壓是一種準確指示水化變化和顛峰狀態條件的。
