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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 agua a través de las membranas celulares Prof. Joanna Santeliz, MD, PhD [email protected]

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República Bolivariana de VenezuelaUniversidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”

Decanato de Ciencias de la SaludDepartamento de Ciencias Funcionales

Sección de Fisiología

Fuerzas responsables del movimiento de agua a través de las membranas celulares

Prof. Joanna Santeliz, MD, [email protected]

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Ósmosis (del griego osmos,”empujar”)

En 1748, Abbe Jean Antoine Nollet demostró que…

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Ósmosis

Es un proceso de transporte pasivo de solvente (agua) através de una membrana selectivamente permeable parael soluto

Si a ambos lados de una membrana semipermeable secolocan dos soluciones con diferentes concentraciones desoluto, el agua se va a mover de la solución más diluida a lamás concentrada

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Ósmosis

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Propiedades Coligativas

Son aquellas propiedades físicas que presenta unasolución y que depende del número de partículasde soluto presentes en la solución (esindependiente 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

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Qué ocurre cuando agregamos azúcar a una taza de café caliente?

Ocurre un descenso de la presión de vapor

La presencia de un soluto no volátil disminuye la cantidad de solvente de la superficie…..menos solvente se evapora!

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Qué ocurre cuando agregamos sal al hielo?

Ocurre un descenso en el punto de congelación

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Qué ocurre cuando agregamos sala una olla con agua?

Ocurre un aumento en el punto de ebullición

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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

Dc = Kc . Osmolalidad

Kc: constante de proporcionalidadOsmolalidad: número de partículas por kilogramo de solvente (osmol/Kg)

2da Ley de Raoult

Existe una PROPORCIONALIDAD entre el número de partículas de soluto y el descenso crioscópico

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La determinación del descenso crioscópico se realiza a través de un osmómetro

Osmómetro de Dutrochet

Osmómetro de Pfeffer

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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

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Ejemplos1 mol de Na+ = 1 osmol Na+

1 mol de CaCl2 =

1 mol de glucosa =

osmol = mol x n

1 mol de NaCl = 2 osmoles de NaCl

Mol = PM (gramos) = 6,02 x 1023 partículas de soluto

n: número de partículas en las que se disocia el soluto

Determinación del número de osmoles

3 osmoles de CaCl2

1 osmol de glucosa

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Osmolaridad◦ Es la cantidad de partículas osmóticamente activas

(osmoles) disueltas en un volumen total de 1 litrode solvente (osm/L)

Osmolalidad◦ Es la cantidad de osmoles disueltas en un kilogramo

de solvente (osm/Kg)

Osmolaridad - Osmolalidad

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• El plasma de un paciente congela a una temperaturade -0,53 a -0,55oC

Dc = Kc . OsmolalidadDespejando:

Osmolalidad = Dc / Kc

Osmolalidad = -0,53 a -0,55 / -1,86 = 0,285 a 0,295

El plasma humano tiene una osmolalidad de 285-295 mOsm/Kg

Estimación de la osmolalidad sanguínea

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Cálculo de la osmolalidad plasmática

Osmolalidad = 2(Na+) + Urea/5.6 + glucosa/18 (mg/dl)

La osmolalidad plasmática está determinada principalmente por el Na+

Diabetes MellitusDeshidratación

Osmolalidad = 2(Na+) + Urea + glucosa (todos en mmol/L)

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Gap osmolar

◦ Es la diferencia entre la osmolalidad medida y laosmolalidad calculada

◦ Su valor normal está entre –15 a +10 mosm/Kg

◦ Su incremento indica la presencia de sustanciasosmóticamente activas en sangre

◦ Ej: metanol, diuréticos (manitol), etanol,cetoácidos, etc.

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Paso de agua a través de una membranaCoeficiente de permeabilidad osmótica (P)

Determina el flujo de agua a través de distintasmembranas celulares a favor de un gradiente osmótico

Pagua 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

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Presión Osmótica

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

Presión Osmótica

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Cálculo de la Presión Osmótica

Π: presión osmótica en atmósferas

T: temperatura en ºK

R: constante molar de los gases (0,082 L.atm/ºK.mol)

π = R x T x OsmMLey de van’t Hoff

“La presión osmótica de un soluto en una solución es igual a la presión que un gas ejercería en un recipiente ocupando el mismo volumen de la solución en la misma temperatura”

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Conc. 0,9 g/100ml 0,45 g/100ml

mM 155 77,5

OsmM 0,310 0,155

1 2

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 atmπ2 = (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

Cálculo de la Presión Osmótica

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

Tonicidad

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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

Tonicidad

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El caso de la Urea

PM Urea = 60 g/mol

- Se emplean 18 g/L de urea para obtener 300 mOsm/L de Urea =

osmolaridad del plasma

El Hecho

Al colocar glóbulos rojos en una solución de urea 300 mOsm/L ocurre hemólisis. Esto indica que la

solución no es isotónica

¿¿¿Por qué???

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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

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(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

πcorregida = R x T x Osmolaridad x σ

Cálculo de σ:

σ =πreal

πteórico

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Valores de coeficiente de reflexiónde varios compuestos

Permeante Valor de

Acetamida 0.58Malonamida 0.83Urea 0.20Tiourea 0.85Etanodiol 0.63Glicerol 0.88NaCl 0.97

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El coeficiente de reflexión para la urea es de σ = 0,20

La osmolaridad teórica es 300 mOsm/L pero laosmolaridad real es 60 mOsm/L

En este caso la solución de urea 18 g/L es isosmóticapero no es isotónica

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

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π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/L) = 7,2 atmSin σ

Aplicación de σ

Urea = 18 g/L = 300 mM = 300 mOsmM

T = 20 °C = 293 °K

R = 0,082 L.atm/osmol.°K π = R x T x Osmolaridad

Con σ

σ urea = 0,2

π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/L) x (0,2) = 1,4 atm

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Donde ocurre la ósmosis?

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Filtración Fenómeno frecuente

Agua plasmática y solutos que llegan al intersticio através de canales en las paredes capilares (dependedel tamaño del soluto)

La fuerza impulsora es la presión arterial(hidrostática) y no la termodinamia

Este proceso puede ser denominado como Flujo desoluto por arrastre

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Filtración