UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALES SECCIÓN DE FISIOLOGÍA

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1 UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVARADO DECANATO DE MEDICINA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FUNCIONALES SECCIÓN DE FISIOLOGÍA EL FENOMENO DE LA OSMOSIS Selección de Material Audiovisual Preparado por: Dr. Gregorio Tiskow Barquisimeto, Enero de 2006

2 PROCESOS DE PERMEABILIDAD NO IONICA FENOMENOS DE OSMOSIS CONSIDERACIONES GENERALES: 1.- Tipos de membranas en la naturaleza. 2.- Función básica de las membranas biológicas. Una de las mayores funciones de las membranas es mantener solutos a concentraciones particulares e ideales, dentro y fuera de la célula para una efectiva función de las mismas. Las concentraciones varían dentro y fuera de las células. Sin membrana celular los solutos se moverían por difusión, a favor de sus gradientes de concentración.

3 MUCHAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS NO RESTRINGEN EL MOVIMIENTO DE AGUA AL MISMO GRADO QUE A LOS SOLUTOS EL AGUA ATRAVIESA LA MEMBRANA HACIA LAS REGIONES DONDE ES MAYOR LA CONCENTRACIÓN TOTAL DE SOLUTOS

4 EL FENÓMENO DE LA OSMOSIS 1 2 Si: C1 > C2 1 2 OSMOSIS: UNA FORMA DE DIFUSION

5 ES EL MOVIMIENTO DE AGUA A TRAVÉS DE LA MEMBRANA A CAUSA DE UNA DIFERENCIA EN LAS CONCENTRACIONES DE SOLUTO. LAS FUERZAS OSMÓTICAS DESEMPEÑAN UN PAPEL PRIMORDIAL EN EL MOVIMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DE AGUA A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES. EN 1748 NOLLET DEMOSTRÓ QUE EL AGUA SE MOVÍA ENTRE DOS COMPARTIMIENTOS, SEPARADOS POR UNA MEMBRANA SEMI- PERMEABLE, DESDE EL SITIO DE MAYOR CONCENTRACIÓN DE SOLUTO HACIA EL DE MENOR CONCENTRACIÓN. EVENTUALMENTE, EL MOVIMIENTO SE DETIENE CUANDO LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA APLICADA (O LA GRAVEDAD) EMPUJA UNA CANTIDAD DE AGUA EN SENTIDO CONTRARIO (HASTA EQUILIBRARSE). LA MAGNITUD DE LA FUERZA /AREA O PRESIÓN EJERCIDA QUE TIENDE A MOVER EL AGUA, DEPENDE DE LA DIFERENCIA NETA EN LA CONCENTRACIÓN DE SOLUTO A TRAVÉS DE LA MEMBRANA. OSMOSIS ES UN CASO ESPECIFICO DE PERMEABILIDAD, QUE IMPLICA MOVIMIENTO DE SOLVENTE, DE AGUA. EL AGUA DIFUNDE DESDE REGIONES O ZONAS DE ALTA ACTIVIDAD DEL SOLVENTE (POTENCIAL QUIMICO DEL AGUA ELEVADO) HACIA ZONAS O REGIONES DE BAJA ACTIVIDAD DEL SOLVENTE (POTENCIAL QUIMICO DEL AGUA BAJO). EL FENÓMENO DE LA OSMOSIS CONLLEVA AL ESTABLECIMIENTO DE OTRO CONCEPTO BIOFÍSICO FUNDAMENTAL: LA PRESIÓN OSMÓTICA

6 PRESIÓN OSMÓTICA EXPERIMENTOS DE PFEFFER (1877) Fue el primero en realizar mediciones cuantitativas de presión osmótica. PRESIÓN OSMÓTICA DE UNA SOLUCIÓN: DIFERENCIA DE PRESIÓN QUE DEBE EXISTIR ENTRE UNA SOLUCIÓN Y EL SOLVENTE PURO, PARA QUE NO EXISTA PASAJE DE SOLVENTE (AGUA), A TRAVÉS DE UNA MEMBRANA SEMI-PERMEABLE INTERPUESTA ENTRE LOS DOS COMPARTIMIENTOS. 1 2 PESO Flujo Osmótico Flujo Hidrostático

7 MEDICIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA: α h = h.k k= g: GRAVEDAD d: Densidad del solvente puro. INTENSIDAD DE LA OSMOSIS SE MIDE EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DESARROLLADA, ES DECIR: DE LA PRESIÓN OSMÓTICA RELACIÓN ENTRE PRESIÓN OSMÓTICA Y PRESIÓN DE UN GAS: ** A bajas concentraciones, los solutos se comportan termodinámicamente como los gases. ** La presión osmótica va a depender también de la temperatura y la concentración de la solución.

8 VAN T HOFF EN 1887 PUNTUALIZA ESTE PARALELISMO: COMPORTAMIENTO DE SOLUTOS A BAJAS CONCENTRACIONES LEY DE LOS GASES: P.V. = n.r.t LEY DE VAN T HOFF: LA PRESIÓN OSMÓTICA DE UNA SOLUCIÓN, DADA SU TEMPERATURA Y EL NÚMERO DE MOLES DE SOLUTO, ESTÁN RELACIONADAS POR LA MISMA ECUACIÓN, RELACIÓN ANÁLOGA EN EL CASO DE UN GAS. APLICANDO LA ECUACIÓN DE LOS GASES A LAS SOLUCIONES TENDREMOS QUE:. V = n.r.t Ley de Van t Hoff R: 0,082 atm.l/ K.mol T= temperatura ( K)

9 MODIFICACIONES PRÁCTICAS Y BIÓLOGICAS A LA ECUACIÓN: (n/v) = Concentración de partículas de soluto = C. R. T Ley que rige la Presión Osmótica a Bajas Concentraciones LA PRESIÓN OSMÓTICA SE DEBE AL BOMBARDEO DE LA PARED DEL RECIPIENTE QUE CONTIENE AL SOLUTO (O DE LA MEMBRANA SEMIPERMEABLE) EN LA SOLUCIÓN

10 CALCULO DE LA PRESIÓN OSMÓTICA DE UNA SOLUCIÓN 1 MOLAR A TEMPERATURA DE 0 C: = C.R.T C: 1 MOL /L R: 0,082 atm.l/ k.mol T: 273 K = 1 mol/l x 0,082 x 273 K = 22,4 atm.

11 Presión osmótica de soluciones electrolíticas. Coeficiente de Actividad Osmótica. Solución 0,2 M de sacarosa Solución 0,2 M de NaCl = 4,76 atm. = 8,75 atm. NaCl Na + Cl 1:2 Sacarosa 1:1 LAS SOLUCIONES ELECTROLÍTICAS, SALES, ACIDOS, BASES, AL AUMENTAR SU CONCENTRACIÓN DE PARTÍCULAS, AUMENTAN EN IGUAL PROPORCIÓN LA PRESIÓN OSMÓTICA. FACTOR DE CORRECCIÓN O FACTOR (i) EN LA LEY: = C.R.T. (i) i = r / t

12 HIPÓTESIS DE STARLING SOBRE INTERCAMBIO DE FLUÍDOS A NIVEL CAPILAR: 1) EFECTO DE LA PRESIÓN OSMÓTICA: ART. VEN. PRESIÓN LIQUIDO INTERSTICIAL: 10 mmhg Proteínas ejercen Efecto Osmótico: Presión Oncótica: 25 mmhg mmhg = 15 mmhg Presión Oncótica Efectiva.

13 2) Efecto de la Presión Hidrostática producto de la Presión Arterial Sanguínea: ART. VEN. Presión Hidrostática Capilar: 30 mmhg Presión Hidrostática Líquido Intersticial: 10 mmhg Presión Hidrostática Efectiva: 20 mmhg 3) Efecto combinado de las presiones osmótica y sanguínea hidrostática: ART. VEN. Presión Hidrostática efectiva: 20 mmhg Presión Osmótica efectiva: 15 mmhg Presión Efectiva Final: 5 mmhg con salida de liquido del capilar.

14 Sangre capilar Líquido Intersticial Presión Osmótica Presión Osmótica 25 mmhg 10 mmhg Presión Hidrostática Presión Hidrostática 30 mmhg 10 mmhg Presión Efectiva Final 5 mmhg

15 OSMOLARIDAD Y OSMOLALIDAD DE LAS SOLUCIONES Y LIQUIDOS ORGANICOS LA PRESIÓN OSMÓTICA DE UNA SOLUCIÓN VA A DEPENDER DE LA MOLARIDAD DE LA MISMA. SE HA CALCULADO QUE LA PRESIÓN OSMÓTICA DE LOS LÍQUIDOS ORGÁNICOS ES APROXIMADAMENTE: 7,6 atm. OSMOLARIDAD DE UNA SOLUCIÓN: *La osmolaridad de una solución va a representar la concentración de una solución en términos de su actividad osmótica. **Número de moles de soluto a que equivale por sus efectos osmóticos una masa de sustancia, recibe el nombre de NÚMERO DE OSMOLES, y la molaridad equivalente de esa solución se denomina OSMOLARIDAD. ***Osmol: cantidad de soluto disuelto en un volumen de 1 litro de solución, y que le confiere la capacidad a la solución de ejercer una presión osmótica de 22, 4 atm. Así, si un litro de solución ejerce una presión de 22,4 atm, entonces, decimos que la osmolaridad de esa solución es de 1 osmol. 1 mosm (mili osmol) representa la milésima parte de 1 osmol.

16 Ejemplos analíticos: a) Cuál será la Molaridad de una solución con 120 mg de UREA. PM de la Urea: 60 n = gr soluto / PM. n = 120 / 60 = 2 mmol Una masa de 120 mg de urea (disuelta en un litro de agua) contiene 2 mmol de esa sustancia, por lo tanto la solución resulta ser 2 milimolar. b)una masa de 117 mg de NaCl, qué molaridad tendrá?... PM NaCl: 58,5 n= gr soluto/ PM n= 117/58,5 = 2 milimolar. (sustancia ideal) Ya que el NaCL se disocia dando dos iones por molécula, la presión osmótica resulta ser el doble, como si se disolviera 4 mmol de NaCl. Por lo que la osmolaridad o concentración osmolar es de 4 mosm/l. UN OSMOL /LITRO (osmol/l) ES LA UNIDAD EN QUE SE EXPRESA LA OSMOLARIDAD DE UNA SOLUCIÓN.

17 LA OSMOLARIDAD DE UNA SOLUCIÓN SE OBTIENE DIRECTAMENTE SUMANDO LAS MOLARIDADES DE TODAS LAS ESPECIES DISUELTAS, SEAN O NO ELECTROLITOS. LA OSMOLARIDAD DE LOS LÍQUIDOS CORPORALES ORGÁNICOS EN GENERAL, ES DE APROXIMADAMENTE: 290 ± 10 mosm/l OSMOLALIDAD DE LAS SOLUCIONES: El término expresa el número de osmoles de soluto por kilogramo de solvente, y no por litro de solución. CONCEPTO DE TONICIDAD DE LAS SOLUCIONES. TIPOS DE SOLUCIONES. FRAGILIDAD OSMÓTICA DEL ERITROCITO. El término osmolaridad se refiere a la concentración de una solución en términos de su actividad osmótica. Es decir, en términos de la presión osmótica que esa solución puede ejercer cuando se encuentra frente a otra, separadas ambas por una membrana semi-permeable. TONICIDAD de una solución es la osmolaridad de la misma, pero comparada con la del plasma sanguíneo.

18 Clasificación de la soluciones en base a la tonicidad: ISOTÓNICAS: Aquellas que ejercen el mismo efecto osmótico o presión osmótica que la del plasma sanguíneo. Valor: 300 mosm/l HIPOTÓNICAS: Aquellas que ejercen una presión osmótica menor que la del plasma sanguíneo. Ejemplo: una solución 200 mosm/l HIPERTÓNICAS: Aquellas que ejercen una presión osmótica mayor que la del plasma sanguíneo. Ejemplo: una solución 400 mosm/l 1 2

19 APLICACIÓN FISIOLÓGICA DE LOS CONCEPTOS DE OSMOLARIDAD Y TONICIDAD DE LAS SOLUCIONES. LA FRAGILIDAD OSMÓTICA DEL ERITROCITO ERITROCITOS COMO OSMOMETROS PERFECTOS mm NaCl CRENACIÓN ERITROCITARIA mm NaCl HEMÓLISIS DEL ERITROCITO

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