Osmose, osmolaridade e tonicidade: transporte de água através dos conpartimentos. RFM0006 Prof. Ricardo Leão Departamento de Fisiologia FMRP-USP

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Maria das Graças Conceição Bennert
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1 Osmose, osmolaridade e tonicidade: transporte de água através dos conpartimentos RFM0006 Prof. Ricardo Leão Departamento de Fisiologia FMRP-USP

2 Como a água se movimenta através das membranas?

3 A água se difunde igualmente pelos diferentes compartimentos Não há transporte ativo de água 25 l 13 l 3 l

4 Água se difunde pela membrana por duas maneiras Difusão direta através da membrana Partição entre o citoplasma a membrana Por pequenos espaços criados momentaneamente por dois fosfolipídeos adjacentes Por poros formados por proteínas permeáveis a água (aquaporinas)

5 Estrutura da aquaporina Oócito de Xenopus expressando ou não aquaporina

6 COMO SE DÁ O FLUXO DE ÁGUA ATRAVÉS DA MEMBRANA? Vamos falar de osmose, osmolaridade e pressão osmótica

7 Era uma vez uma hemácia feliz em uma solução de 150 mm NaCl

8 que foi transportada para uma solução de 250 mm NaCl

9 e depois para uma solução de 100 mm NaCl.

10 O fluxo líquido de água através da membrana é responsável pela alteração do volume cellular. TONICIDADE Definição menos específica: Capacidade de uma solução de reduzir ou aumentar o volume celular Isotônica Hipotônica Hipertônica

11 Osmose Osmose é definido como o fluxo de água através de uma membrana semipermeável Membrana semipermeável: membrana permeável ao solvente (água) mas não aos solutos

12 Osmose O fluxo ocorre de onde a concentração do soluto é MENOR para onde a concentração do soluto é MAIOR

13 Pressão Osmótica (Dp) da Solução como sendo igual aquela Pressão Hidrostática (DP) que EQUILIBRA O SISTEMA Dp = DP Osmose reversa = DP > Dp DP=Dp DP > Dp

14 Os diferentes compartimentos corporais tem diferentes composições mas a mesma osmolaridade

15 Cálculo da osmolaridade Osmolaridade representa o número de particúlas (osmóis) de uma solução por litro 1 osmol (Osm) é a unidade de partículas! Osmolaridade = ic = coeficiente osmótico* * ~1 para maioria dos solutos fisiológicos em baixas concentrações; maior para proteínas i=número de partículas dissociadas C=concentração Molar do soluto Unidade de osmolaridade = Osm/l

Cálculo da osmolaridade Osmolaridade (Osm/l) representa o número de particúlas de uma solução por litro Osmolaridade = ic i=número de partículas dissociadas

16 Cálculo da osmolaridade Osmolaridade (Osm/l) representa o número de particúlas de uma solução por litro Osmolaridade = ic i=número de partículas dissociadas C=concentração Molar do soluto 1 M sacarose = 1 Osmol/l 2 M glicose = 2 Osmol/l 1M NaCl = 2 Osmol/l (1 Na Cl - ) 1M CaCl 2 = 3 Osmol/l (1Ca Cl - )

17 A pressão osmótica (p) é derivda da osmolaridade Osmolaridade representa o número de particúlas de uma solução por litro Osmolaridade = ic i=número de partículas dissociadas C=concentração Molar do soluto Pressão osmótica (π) Equação de van t Hoff : Unidade de pressão osmótica = atm (atmosfera); mm Hg; Bar

18 A pressão osmótica é uma propriedade coligativa da solução As propriedades coligativas se originam da presença de solutos na água. É independente da qualidade dos solutos Outras proprieddes coligativas Pressão de vapor Ponto de fusão Ponto de ebulição Osmômetros usam algumas dessas propriedades coligativas para determinar a osmolaridade

20 Pressão osmótica (h) Gerando PRESSÃO OSMÓTICA A=? Membrana Suponha: Água + solutos Água Soluto impermeável = desenvolve pressão osmótica efetiva Tempo Soluto permeável = não desenvolve pressão osmótica efetiva

21 A permeabilidade de um soluto a uma determinada membrana é determinada pelo seu coeficiente de reflexão ( ) reflete a permeabilidade de um soluto específico a uma membrana específica. é dependende de um soluto em particular em relação a uma determinada membrana. varia entre 0 e 1 Pressão osmótica (p) = RT (osmolaridade)

22 CLASSIFICANDO SOLUÇÕES Padrão de comparação = PLASMA - P osm ~= 290 mosm/l A) Quanto a Osmolaridade Compara-se número de partículas/volume (Osm/l) propriedade da solução unicamente! B) Quanto a Tonicidade Compara-se a capacidade de desenvolver pressão osmótica efetiva - propriedade do sistema soluto-membrana. É Dependente de

23 Osmólito Osmólito=substância osmoticamente ativa Ou seja, com σ = 1

24 CLASSIFICANDO SOLUÇÕES Padrão de comparação = PLASMA - P osm ~= 290 mosm/l ou 7,25 atm Quanto a osmolaridade Osmolaridade > 290 mosm/l = solução hiperosmótica Osmolaridade = 290 mosm/l = solução isoosmótica Osmolaridade < 290 mosm/l = solução hipoosmótica Quanto a tonicidade Pressão osmótica > 7,25 atm = solução hipertônica Pressão osmótica = 7,25 atm = solução isotônica Pressão osmótica < 7,25 atm = solução hipotônica

25 CLASSIFICANDO SOLUÇÕES Padrão de comparação = PLASMA - P osm ~= 290 mosm/l ou 7,25 atm Quanto a osmolaridade Sacarose = 1,0 Uréia =0, mm sacarose = 290 mosm/l 290 mm uréia = 290 mosm//l soluções ISOOSMÓTICAS Quanto a tonicidade 290 mm sacarose = RT (Osm)= 25.1.(0,29)_= 7,25 atm 290 mm uréia = RT (Osm) = 25.(0,65).(0,29)= 5,85 atm Obs: RT ~ 25 L.atm/mol a 37 o C Sol. Sacarose ISOTÔNICA Sol. Uréia HIPOTÔNICA

26 As hemácias como sensores de tonicidade

27 Sacarose = 1 As hemácias como sensores de tonicidade Em 290 mosm sacarose (p = 7,25 atm) Sol. Isoosmótica e isotônica Sol. Hiperosmótica e hiperotônica Em 900 mosm sacarose (22,5 atm) Em 100 mosm sacarose (p = 2,5 atm) Sol. hipoosmótica e hipootônica 10/14/

28 Uréia ~ 0,65 As hemácias como sensores de tonicidade Em 290 mosm uréia (p = 4,7 atm) Sol. Isoosmótica e hipotônica Em 400 mosm uréia (p = 6.5 atm) Sol. Hiperosmótica e hipotônica

30 A aquaporina aumenta a permeabilidade hidráulica e diminui a energia de ativação da osmose Amostra L p (10-10 L/Ns) E a (kcal/mol) Hemácias humanas 18,0 3,9 Hemácias hum. + PCMBS 1,3 11,6 Lipossomas 1,9 16,0 Lipossomas + Aquaporina 30,8 3,9

31 O fluxo (J v ) de água através da membrana semipermeável é dado pela equação acima, onde L p é o coeficiente de permeabilidade hidráulica da membrana e Δπ diferença de pressão osmótica entre os dois compartimentos

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