sustancias no iónicas (agua) a través de las membranas celulares

Transcripción

1 República Bolivariana de Venezuela Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Ciencias de la Salud Departamento de Ciencias Funcionales Sección de Fisiología Fuerzas responsables del movimiento de sustancias no iónicas (agua) a través de las membranas celulares Prof. Joanna Santeliz, MD, PhD jsanteliz@ucla.edu.ve

2 Ósmosis (del griego osmos, empujar ) En 1748, Abbe Jean Antoine Nollet demostró que

3 Ósmosis Es un proceso de transporte pasivo de solvente (agua) a través de una membrana selectivamente permeable para el soluto Si a ambos lados de una membrana semipermeable se colocan dos soluciones con diferentes concentraciones de soluto, el agua se va a mover de la solución mas diluida a la más concentrada

4 Ósmosis

5 Propiedades Coligativas Son aquellas propiedades físicas que presenta una solución y que depende del número de partículas de soluto presentes en la solución (es independiente del tipo de soluto) Existen cuatro propiedades coligativas: Disminución de la presión de vapor Descenso del punto de congelación Aumento del punto de ebullición Presión osmótica

6 Qué ocurre cuando agregamos sal a una olla con agua? Ocurre un aumento en el punto de ebullición

7 Qué ocurre cuando agregamos sal al hielo? Ocurre un descenso en el punto de congelación

8 La propiedad coligativa más fácil de medir es la disminución del punto de congelación ó DESCENSO CRIOSCÓPICO Descenso Crioscópico = Temperatura de congelación del agua pura - Temperatura de congelación de la solución Existe una PROPORCIONALIDAD entre el número de partículas de soluto y el descenso crioscópico Dc = Kc. Osmolalidad 2da Ley de Raoult Kc: constante de proporcionalidad Osmolalidad: número de partículas por kilogramo de solvente (osmol/kg)

9 La determinación del descenso crioscópico se realiza a través de un osmómetro Osmómetro de Dutrochet Osmómetro de Pfeffer

10 Kc Agua = -1,86ºC/osmol Dc = -1,86ºC por cada 1 osmol de soluto disuelto en agua Qué es un osmol? Un Osmol es la cantidad de cualquier soluto que agregado a 1 litro de agua hace descender el punto de congelación de ésta en 1,86ºC Conociendo el punto de congelación de cualquier solución será posible predecir la cantidad de partículas osmóticamente activas en la misma

11 Determinación del número de osmoles osmol = mol x n Mol = PM (gramos) = 6,02 x partículas de soluto n: número de partículas en las que se disocia el soluto Ejemplos 1 mol de Na + = 1 osmol Na + 1 mol de NaCl = 2 osmoles de NaCl 1 mol de CaCl 2 = 3 osmoles de CaCl 2 1 mol de glucosa = 1 osmol de glucosa

12 Osmolaridad - Osmolalidad Osmolaridad Es la cantidad de partículas osmóticamente activas (osmoles) disueltas en un volumen total de 1 litro de solvente (osm/l) Osmolalidad Es la cantidad de osmoles disueltas en un kilogramo de solvente (osm/kg)

13 Estimación de la osmolaridad sanguínea El plasma de un paciente congela a una temperatura de -0,53 a -0,55 o C Despejando: Osmolalidad = Dc / Kc Dc = Kc. Osmolalidad Osmolalidad = -0,53 a -0,55 / -1,86 = 0,285 a 0,295 El plasma humano tiene una osmolalidad de mosm/kg

14 Cálculo de la osmolalidad plasmática Osmolalidad = 2(Na + ) + Urea + glucosa (todos en mmol/l) Osmolalidad = 2(Na + ) + Urea/5.6 + glucosa/18 (mg/dl) La osmolalidad plasmática está determinada principalmente por el Na + Insuficiencia renal Diabetes Mellitus

15 Gap osmolar Es la diferencia entre la osmolaridad medida y la osmolaridad calculada Su valor normal está entre 15 a +10 mosm/kg Su incremento indica la presencia de sustancias osmóticamente activas en sangre Ej: metanol, diuréticos (manitol), etanol, cetoacidosis diabética, etc.

16 Paso de agua a través de una membrana Coeficiente de permeabilidad osmótica (P) Determina el flujo de agua a través de distintos tipos celulares a favor de un gradiente osmótico P agua cm/seg Túbulo proximal (rata) 0,231 Túbulo colector (rata) 0,038 Mucosa gástrica (perro) 0,069 Intestino (rata) 0,011 Piel (sapo) 0,002

17 Presión Osmótica Presión Osmótica La presión osmótica presión osmótica es equivalente a la fuerza que hay que aplicar para contrarrestar la presión de difusión del agua

18 Cálculo de la Presión Osmótica π = R x T x OsmM Ley de van t Hoff n: equivalentes molares de soluto V: volumen en litros, T: temperatura en ºK, R: constante molar de los gases (0,082 L.atm/ºK.mol) La presión osmótica de una solución es igual a la presión que el soluto ejercía en el estado gaseoso, ocupando el mismo volumen de la solución en la misma temperatura

19 Cálculo de la Presión Osmótica 1 2 Conc. 0,9 g/100ml 0,45 g/100ml mm ,5 OsmM 0,310 0,155 PM NaCl: 58 g/mol, T = 20ºC, π = R x T x OsmM π1 = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,310 osmol/l) = 7,2 atm π2 = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,155 osmol/l) = 3,6 atm Δπ = π1 π2 = 7,2 3,6 = 3,6 atm

20 Tonicidad La tonicidad de una solución se define en base a la respuesta de las células inmersas en una solución

21 Tonicidad

22 Tonicidad Empleo de soluciones isotónicas: en los casos de intervenciones quirúrgicas, quemaduras, diarreas, vómitos repetidos, etc La solución de NaCl al 0,9% o la de dextrosa al 5% son isosmóticas, así como también son isotónicas No ocurre igual con la solución isosmótica de urea

23 El caso de la Urea PM Urea = 60 g/mol - Se emplean 18 g/l de urea para obtener 300 mosm/l de Urea = El Hecho osmolaridad del plasma Al colocar glóbulos rojos en una solución de urea 300 mosm/l ocurre hemólisis. Esto indica que la solución no es isotónica Por qué???

24 Membranas permeables, semipermeables, impermeables Coeficiente de Reflexión (σ) Coeficiente de reflexión (σ) de Staverman π = R x T x Osmolaridad Esta ecuación considera el caso de que todos los solutos son impermeables a la membrana La permeabilidad relativa disminuye la presión osmótica por debajo del cálculo teórico

25 π corregida = R x T x Osmolaridad x σ (σ) es el coeficiente de reflexión de Staverman σ = 1 indicará una membrana impermeable a cualquier soluto σ = 0 indicará una membrana totalmente permeable a cualquier soluto Cálculo de σ: σ = π real π teórico

26 Valores de coeficiente de reflexión de varios compuestos Permeante Valor de Acetamida 0.58 Malonamida 0.83 Urea 0.20 Tiourea 0.85 Etanodiol 0.63 Glicerol 0.88 NaCl 0.97

27 El Caso de la Urea El Hecho: al colocar glóbulos rojos en una solución de urea 300 mosm/l ocurre hemólisis. Esto indica que la solución no es isotónica El coeficiente de reflexión para la urea es de σ = 0,20 La osmolaridad teórica es 300 mosm/l pero la osmolaridad real es 60 mosm/l En este caso la solución de urea 18 g/l es isosmótica pero no es isotónica

28 Aplicación de σ Urea = 18 g/l = 300 mm = 300 mosmm T = 20 C = 293 K R = 0,082 L.atm/osmol. K σ urea = 0,2 π = R x T x Osmolaridad Sin σ π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/l) = 7,2 atm Con σ π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/l) x (0,2) = 1,4 atm

29 Donde ocurre la ósmosis?

30 Fenómeno frecuente Filtración Agua plasmática y solutos que llegan al intersticio a través de canales en las paredes capilares (depende del tamaño del soluto) La fuerza impulsora es la presión arterial (hidrostática) y no la termodinamia Este proceso puede ser denominado como Flujo de soluto por arrastre

31 Filtración