VOLUMEN CELULAR Y PRESION OSMOTICA

• Membranas biológicas• Transporte de agua a través de membrana

• Soluciones hipotónicas, hipertónicas, isotónicas• Ecuación de Van´t Hoff

Membranas celulares

CARACTERISTICASCARACTERISTICAS

• Las membranas celulares son barreras selectivasbarreras selectivas que separan las células y forman compartimentos intracelulares.

• Entre sus funciones funciones están:

Permitir la entrada o salidaentrada o salida de moléculas de la célula

Generar señalesseñales para modificar el metabolismo.

AdherirAdherir células para formar tejidos.

ComposiciónComposición

Doble capa de fosofolípidos, proteínas y carbohidratos:

• Fosfolípidos: Barrera hidrofóbica entre los compartimentos acuosos de la célula.

• Proteínas: Permiten paso de moléculas hidrofílicas a través de la membrana y determinan funciones específicas de la membrana, incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas.

• Carbohidratos: Comunicación intercelular y adhesión.• Colesterol: Determina la fluidez de la membrana

Y el transporte de qué depende?

El acceso de las sustancias depende de:

• La permeabilidad selectiva: para mantener la homeostasis de la célula.

• El tamaño de las moléculas.

• La carga eléctrica: no polares o hidrofóbicas (pasan por la capa de lípidos), las polares o hidrofílicas (pasan por los canales).

• Gradiente de concentración

• La solubilidad.

Difusión

• Es el movimiento de moléculas de una región de alta concentración a otra de menor concentración producido por la energía cinética de las moléculas.

• No requiere gasto de energía (movimiento pasivo). Movimiento activo requiere gasto de ATP.

Osmosis

• El componente principal de la célula es el agua, que actúa como solvente de solutos orgánicos e inorgánicos.

• El movimiento de agua a través de una membrana selectivamente permeable se llama osmosis (difusión de agua) y sucede siempre del área de mayor concentración de agua (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de soluto).

Osmolaridad vs. tonicidad• Como las membranas biológicas no son membranas semipermeables sino

que poseen una permeabilidad selectiva para los distintos solutos, el comportamiento osmótico de una célula es complejo y se define el término tonicidad para describir el comportamiento de una solución en contacto con células (generalmente se considera la membrana plasmática del glóbulo rojo)

• La osmolaridad mide el gradiente efectivo para el agua asumiendo que el soluto osmótico no atraviesa la membrana. Es simplemente una cuenta del numero de partículas disueltas.

• La tonicidad es un término funcional que describe la tendencia de una solución para provocar la expansión o contracción del volumen intracelular.

• Dos soluciones son isoosmóticas cuando tienen el mismo número de partículas disueltas, independientemente del agua que pueda pasar a través de una membrana que las separe.

• Dos soluciones son isotónicas cuando no producen movimiento de agua a través de la membrana, independientemente del número de partículas que tengan disueltas.

Y las soluciones...• Cuando la célula contiene una concentración de solutos

mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está en una solución hipotónica, y como consecuencia, el agua entra a la célula causando que se expanda.

• Si la concentración de solutos es mayor fuera de la

célula, se dice que la célula está en una solución hipertónica; la célula pierde agua y se encoge.

• Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una solución isotónica, donde el movimiento neto es cero

Presión osmótica

• Se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable.

• Cuando una célula se sumerge en un líquido con diferente concentración a la de su interior, la presión osmótica puede ocasionar plasmólisis o turgencia.

y Van’t Hoff dijo... = RTC• C = concentración molar de solutos• R = constante de los gases• T = temperatura

Es aplicable a soluciones ideales diluidasHay que expresar la concentración en unidades que

guarden relación directa con el numero total de partículas disueltas ....

Solutos que no se disocian = molaridadSolutos que se disocian = osmolaridad (molaridad

multiplicada por el numero de iones que cada molécula de soluto proporciona a la disolucion; osmoles por litro)

Presión osmótica y volumen celular

• Si una celula se suspende en un medio de presion osmotica variable, se originará transferencia de agua que parara cuando la presiones enternas e internas se igualen

• si Van’t Hoff se cumple ==> OSMe = OSM i ó OSMe = n1

Vt-Vs

n1 = osmoles intracelulares

Vt = volumen celular total

Vs = volumen de sólidos contenidos en el medio intracelular

Vt = Vs + n1

OSMe

• La relación entre el volumen celular y la inversa de la osmolaridad del medio puede representarse por un recta de pendiente positiva e igual a n1, y ordenada igual a Vs.

Experimentalmente...• Cambio de volumen celular: se mide el volumen relativo (se divide el volumen total por el

volumen a 300 mOsm):

• Vrel = Vtotal / Vtotal 300 mOsm = (ns interior / OSMext . Vtotal 300 mOsm ) + ( Vs/ Vtotal 300 mOsm)

• Haciendo despejes y cuestiones matemáticos y definiendo la tonicidad como T = OSMint / OSMext y el volumen de agua relativo de agua difusible como W, la ecuación se puede simplificar como:

Vrel = (1-W) + 1/T . W

Entonces en el TP...

1) Conseguimos sangre de algún voluntario

2) Tomar 5ml de sangre y separamos el plasma por centrifugación

3) Se lavan los glóbulos rojos con una solución NaCl 200 mOsm tres veces (porque? )

4) Suspender los glóbulos rojos en el mismo volumen de pellet

5) Medir 0.5 ml de esa suspensión en 5 tubos

6) Agregar 0.25 ml de soluciones de NaCl de osmolaridad creciente

7) Medición de hematocrito: se mide con una regla luego de centrifugar por 3 minutos

8) Calculo de volumen relativo (Htc/Htc a 300mOsm)

9) Representar volumen relativo vs. 1/T (tonicidad = mOsm/300)

10) Calcular el volumen relativo para miliosmolaridad infinita

11) Calcular la pendiente de la representacion realizada.

12) Validar los resultados obtenidos comparando con el volumen celular teórico de la hemoglobina.

Adicional

Tubo 1: agua alta concentración de sal + sangre (solución hipertónica).Tubo 2: agua baja concentración de sal + sangre (solución hipotónica).Tubo 3: solución isotónica.

Procedimiento:

Rotular y preparar 4 portaobjetos:

Portaobjeto 1: gota de sangre, coloque el cubreobjeto y observe los eritrocitos bajo el microscopio.

Portaobjeto 2: gota de la mezcla del tubo 1, coloque el cubreobjeto. Observe bajo el microscopio y compare con laminilla 1.

Portaobjeto 3 y 4 : Repetir el procedimiento anterior con la mezcla del tubo 2 y el tubo 3 respectivamente.

Eritrocitos en ambiente hipertónico: hemólisisEritrocitos en ambiente hipotónico: crenación

volumen relativo ajusta el volumen de una fuente en comparación con otras fuentes

Volumen relativo de hematíes con respecto al total de la sangre

La tonicidad de un fluído describe los solutos osmóticamente activos en una solución. osmolaridad eficaz (tonicidad) tonicidad (es decir su concentración de electrólitos)