ULTRAFILTRAÇÃO. M Filomena Botelho

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1 ULTRAFILTRAÇÃO M Filomena Botelho

2 Ultrafiltração renal A ultrafiltração renal, é uma situação muito importante, dependente dos movimentos do solvente Processo de filtração glomerular no rim, com formação da urina primitiva Vamos ver esquematicamente o que sucede: Membrana semipermeável real P 2 Solvente puro Solução P > π P 1 Jw = Lp ( P σ π) P = P 1 P 2

3 Membrana semipermeável real P 2 Solvente puro Solução P > π P 1 Jw = Lp ( P - σ π) P = P 1 P 2 A pressão hidrostática P ( P) é superior à pressão osmótica efectiva (π), donde resulta uma: corrente de solvente da solução para o solvente puro ultrafiltração ultrafiltração Nesta situação, a pressão hidrostática: anula a osmose Forças de difusão a actuar sobre as moléculas do solvente fornece uma força de pressão adicional que faz deslocar o solvente para o lado do solvente puro, através da membrana

4 Filtração glomerular renal No caso da filtração glomerular renal: a nível da componente sanguínea a pressão hidrostática do sangue nos capilares glomerulares (resultante da acção mecânica do coração) é superior à pressão oncótica do sangue a nível da parede dos capilares glomerulares há uma corrente de solvente (solvente mais pequenas moléculas e iões) que vai dos capilares para o espaço glomerular (solução solvente ) Esta corrente de solvente, corresponde à formação de: - urina primitiva

5 O trabalho dispendido na ultrafiltração glomerular é fornecido pelo coração: Forças de pressão (P) Se o coração não conseguir gerar esta pressão (caso de algumas situações de insuficiência cardíaca) no glomérulo, P pode não conseguir ultrapassar π deixando de se poder realizar a ultrafiltração glomerular anúria

6 Trabalho osmótico Solução I Solvente puro II Êmbolo x a + x x m Membrana semi-permeável tem área A Funciona como êmbolo Lado I contém solução de macromoléculas com concentração C -(moles/cm 3 ) Lado II contém solvente puro Êmbolo E fixo

7 Solução I Solvente puro II Êmbolo x a + x x m Membrana semi-permeável área A Funciona como êmbolo Lado I solução de macromoléculas Lado II solvente puro Êmbolo E fixo A temperatura constante, e em condições reversíveis: o trabalho das forças de difusão para deslocar a membrana de para + x, é: W = π. A. x (trabalho elementar) (Após este trabalho π diminui, pois a concentração da solução diminui, isto é, a pressão osmótica π é função de x)

8 Solução I Solvente puro II Êmbolo x a + x x m Membrana semi-permeável área A Funciona como êmbolo Lado I solução de macromoléculas Lado II solvente puro Êmbolo E fixo o trabalho das forças de difusão para deslocar o êmbolo de para x m, é: W = W = π. A. x, x m Como: A. x = V (volume do cilindro de área A e comprimento de x a + x) vem: W = π. V

9 Mas tendo em atenção que o número de moles de soluto que existe no compartimento I, para as diversas posições do êmbolo (membrana), pode ser escrito: n = C 0. A. Para a posição n = C 1. A. x 1 Para a posição x 1 n = C 2. A. x 2 Para a posição x 2 Se n = 1, vem: 1 C 0. A = x0 1 C 1. A = x1 1 C 2. A = x2 Generalizando: C. A = x 1

10 Voltando à equação do trabalho das forças de difusão para o deslocamento do êmbolo de a x m : W = π. A. x No limite, quando dx 0, o somatório transforma-se no integral definido: x m W = π. A. dx Como: π = C R T C = concentração molar Vem: x m W = C. R. T. A. dx x m W = R T C. A. dx

11 x m W = R T C. A. dx Mas já vimos que: C. A = x 1 Então: x m W = R T 1 x dx W = R T ln x m x0

12 Mas: W = R T ln x m x0 W = π. A. x π 1 = C 1 RT π 2 = C 2 RT π 1 C 1 π = 2 C 2 Contudo, sabemos também que: π 1 C 1 π = 2 C 2 Uma vez que C A = 1 x Sendo assim: C 0 W = R T ln Cm

13 C 0 W = R T ln Cm W = R T ln π 0 πm Trabalho realizado pelas forças de pressão osmótica para diluir a solução desde a concentração C 0 a C m π 0 pressão osmótica da solução para a posição π m pressão osmótica da solução para a posição x m C 0 concentração do soluto para a posição C m concentração do soluto para a posição x m

14 Voltando ao esquema anterior: Solução I C Solvente puro II Êmbolo E x A x m Se no êmbolo E actuar uma força de pressão hidrostática P, de tal maneira que se ultrapasse a pressão osmótica da solução π: - a membrana (que se comporta como um êmbolo) desloca-se para uma posição à esquerda do. Quando este deslocamento ocorre, a pressão hidrostática da solução fica maior do que a pressão osmótica. Nesta situação vai haver um: - deslocamento de solvente do lado da solução para o lado do solvente (a solução tende a concentrar). ULTRAFILTRAÇÃO

15 Voltando ao esquema anterior: Solução I C Solvente puro II Êmbolo E x A x m Se a membrana se deslocar para x, podemos A dizer que a concentração da solução é C A. Neste caso, o trabalho efectivo pela força de pressão hidrostática P, em condições de reversibilidade, é de: W = R T ln W = R T ln π A π0 C A C0 Trabalho realizado contra as forças de pressão osmótica

16 Trabalho do Rim Poderia por-se então uma pergunta: qual o trabalho renal na excreção de 1 osmole? Abaixamento crioscópico do soro: - θ = 0,56 ºC 0,298 osmoles/l Abaixamento crioscópico da urina: - θ = 3,5 ºC 1,8 osmoles/l Isto significa que o rim produz trabalho para aumentar o osmolaridade. Então: C W = R T ln u = R T ln C s π u π s

17 C W = R T ln u = R T ln C s π u π s Como: θ = K Cs Vem que: θ W = R T ln u θs W = 8,314 x 310 x ln 6 W = 2600 x ln J/osmole Este trabalho, contudo, não é realizado reversivelmente, pois, o rim dispende energia noutro tipo de processos

18 Por dia: O rim elimina cerca de 1,5 l de urina, o que corresponde a 2,7 osmoles. Sendo assim: o trabalho total renal é: W = J/dia (Se for realizado reversivelmente) Na realidade é maior

19 Fenómeno de Starling M Filomena Botelho

20 Fenómeno de Starling Capilares arteriais Espaço extravascular Capilares venosos J wa J wa P A = 48 cmh 2 O π A = 42 cm H 2 O J wa P = 4 cmh 2 O π = 6 cm H 2 O J wa P V = 21 cmh 2 O π V = 42 cm H 2 O P A π A P π P V π V - Pressão hidrostática nos capilares arteriais - Pressão osmótica nos capilares arteriais - Pressão hidrostática no espaço extravascular - Pressão osmótica no espaço extravascular - Pressão hidrostática nos capilares venosos - Pressão osmótica nos capilares venosos

21 Aplicando a expressão da densidade de corrente de água a cada tipo capilar, e considerando as diferenças de pressões entre o interior e o exterior dos vasos, vem: Parte arterial J wa = Lp ( P π) = Lp [(P A P) (π A π)] = Lp ( ) = Lp 8 J wa > 0 Na porção arterial dos capilares: J wa tem sinal positivo, o que significa que o solvente sai do interior para o exterior do vaso capilar (para o espaço extracelular)

22 Parte venosa J wv = Lp ( P π) = Lp [(P V P) (π V π)] = Lp ( ) = - Lp 19 J wv < 0 Na porção venosa dos capilares: J wv tem sinal negativo, pelo o que o solvente passa do espaço extracelular para o interior do capilar venoso É a esta entrada de solvente para os capilares venosos que constitui o: Fenómeno de Starling

23 Qualquer alteração deste mecanismo, pode provocar a acumulação de fluidos no espaço extravascular, provocando os: edemas Causas para o aparecimento de edemas: 1. Diminuição da concentração de proteínas na plasma π A JwA - aumenta - diminui J wv Situações de nefroses 2. Aumento da pressão hidrostática venosa P V Insuficiência cardíaca

24 Membranas Biológicas As membranas biológicas são: - modelos de permeabilidade - outras funções Constituição da membrana biológica: Porção lipídica barreira à permeabilidade de moléculas e iões hidrossolúveis Porção proteica (proteínas intercaladas) formas de: transporte diferentes (transporte facilitado, transporte activo) transferência de energia transferência de carga eléctrica Outras funções: Dependentes de componentes funcionais próprios - bombas iónicas - canais de transporte - receptores membranares