Apuntes:Osmosis y Osmolaridad I (Roa)

**Difusión:** proceso mediante el cual las moléculas se desplazan desde un lugar de alta concentración a otro de baja concentración.

### **Agua y osmosis.**

Ósmosis es un caso especial de difusión donde se mueve el solvente en función de la concentración de los solutos. En los organismos vivos, la **ósmosis es el flujo de agua** desde soluciones de baja concentración de soluto a soluciones con mayor concentración de solutos.

En las de baja concentración de soluto hay mayor cantidad de agua y en las de mayor concentración hay menos agua.

Es un transporte pasivo y **su energía es la diferencia de presión osmótica en la membrana celular.**

#### **Flujo de agua: ósmosis.**

FLUJO DE AGUA: OSMOSIS Endotelio capilar H 20 Plasma — Intersticio Erms Intracelular Membrana plasmática

Puede cruzar por la membrana, pero si hay canales de aquaporina se ve aumentada su permeabilidad. El agua difunde a través del endotelio capilar, pasando al intersticio y llegando al intracelular, atravesando membranas.

#### **Presión Osmotica.**

> Profundización en: Wikipedia: Presión osmótica
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Presión necesaria para que no entre el agua y no se genere el cambio de volumen. Se expresa en mmHg o atm.

PO esta determinada exclusivamente por el número de moléculas presentes en la solución y no depende de factores como el tamaño de las mismas o su naturaleza química. Debido a que todas las partículas ejercen en promedio, la misma cantidad de presión contra una membrana.

El LIC tiene una presión osmótica de **6.7atm**, pero como todos los fluidos. Pero como todos los fluidos del organismo tienen su propia presión osmotica, las celulas no están expuestas a presiones tan elevadas, sino que la presion osmotica de cada compartimento corresponde a la diferencia de las respectivas presiones osmoticas

Se puede expresar en términos de la osmolaridad (1mmol/l=1mOsm/l)

Es una propiedad coligativa, depende de cada una de las partículas individuales de una solución, independiente de su naturaleza química. (Una proteína grande y un átomo tienen la misma fuerza, depende del numero no del tamaño).

PRESION OSMOTICA Van't Hoff Equation mRT

M=concentración osmótica.

R=Constante universal de los gases.

T=temperatura absoluta.

#### **Teorías del funcionamiento de la ósmosis**

" (...) Una tercera teoría explica la ósmosis en base al descenso de la **presión de vapor**, el cual da lugar a que el disolvente se difunda a través de la membrana hasta que se igualan las dos presiones. Si se aplica una presión igual a la presión osmótica de la disolución se saturará la destilación, y se necesitaría una presión mayor para invertir la dirección. El flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable es análogo al flujo de disolvente en la fase vapor que se produce si se dejan, dentro de un recipiente cerrado, muestras del disolvente y de una disolución. Como la presión de vapor del disolvente es mayor, se produce una transferencia neta de disolvente hacia la disolución. El flujo de disolvente continúa hasta que todo el disolvente ha pasado a la disolución" Wikipedia

"Desde el punto de vista de la termodinámica, se puede relacionar la presión osmótica con la entropía para explicar el sentido de flujo del disolvente. El paso de disolvente hacia la disolución representa un aumento de entropía del sistema. Las moléculas de soluto aumentan su desorden al diluir la disolución mezclándose con el disolvente que atraviesa la membrana, ya que las moléculas de soluto tienen más espacio para moverse, lo que representa un mayor número de posiciones disponibles (mayor desorden), y, por tanto, una mayor entropía. También las moléculas de disolvente tienen mayor desorden en una disolución que en estado puro. Si el disolvente pasase desde la disolución al disolvente puro el orden aumentaría, lo cual disminuiría la entropía y no se cumpliría el segundo principio de la termodinámica. Todo esto demostrable matemáticamente." Wikipedia

Un paper buenisimo para esto: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5123978/

### **Concentración Osmotica.**

Si la concentración osmotica (m) se expresa en osmoles por litro se habla de **osmolaridad.**
Si la concentración osmotica (m) se expresa en osmoles por kg del solvente, se habla de **osmolalidad.**

**1mol de moléculas osmóticamente activas= 1 osmol, además, en osmoles se puede sumar independiente de que sean moléculas distintas, en mol no.**

**Ejemplo:** 1 mol NaCl son 2 osmol.

Número de partículas osmoticamente activas en el solvente. m = 11/ 1 Osmol

**Osmolalidad:** numero de moléculas disueltas en un kg de disolvente.

**Unidades Osmolaridad.**

1 Osmol: peso molecular expresado en gramos de un soluto que al disolverse en un litro de agua da origen a una solución con presión osmotica de **22.4**atm a **22**ºC. (25.4 atm a 37ºC).

Una solución que contiene 1 mol de un soluto no ionizable en 1 litro de agua tiene una presión osmotica de 22,4 atm.

Como resultado de esta definición, cualquier solución que tenga esta presión osmótica, independientemente de la naturaleza de los solutos, se dice que tiene una presión de 1 Osmol/l (1 Osm).

Es una unidad muy grande, se usa el mOsmoL (1 Osm = 1000 mOsm)

La presión de los diferentes fluidos corporales es de 290-300 mOsm.

Osmolaridad: si se expresa en osmoles, es el número de partículas disueltas que ejercen presión osmótica por litro de solución.

Considera el factor de Van’t Hoff, por lo tanto, si el soluto no se disocia la concentración osmotica es igual a la osmoralidad. En el caso de sales, se debe multiplicar por el número de partículas (n) que se generan a partir de la molécula original.

Concepto de mol: Núrnero de Avogadro 6.023 x 1023 mdéculas Concepto de concentración Concentración rmlar. M = moles/ litro Osmolaridad: Número de partículas disueltas que ejercen presión osrMtica litro de solución. Concentración osmótica. Osm = Osmoles/litro Glucosa: 1 partícula/ molécula y NaCl: 2 particulas/mdécula

### **Propiedades coligativas.**

Importante Propiedades que ependen del numero de partículas del soluto.

Medición osmolaridad:

Para medir la osmolaridad es útil descenso del punto crioscópico, para soluciones diluidas, cada mol de un soluto no disociable reduce el punto crioscópico en 1.86 grados Celsius por cada litro de agua. Para un electrolito como el NaCl, que produce dos iones por molécula, un mol reducirá 2 veces este valor, es decir 3.72 grados celcius por mol/L.

Concentración osmotica: variación temperatura/1.86.

La variación de temperatura es la diferencia entre el punto de congelación de la solución y el agua pura (0ºC). Con fines practicos una solución de 1000 mOsm que baja el punto de congelación a -1.86ºC , independiente de su composición química, tiene por definición una presión de 22.4 atm.

El sodio es el mayor contribuyente a la osmolaridad en los líquidos extracelulares. Los iones son los que tienen mayor impacto en la osmolaridad.

La natremia es importante:

Por su alto peso molecular: proteinas y lipídos 90% del plasma, el 60% del intersticio y el 90% del medio intracelular. **Pero son pocas partículas y su aporte a la osmolaridad es bajo.**>

Lo iones tiene bajo peso molecular, pero **son muchas partículas y su aporte a la osmolaridad es alto.**

**Sodio y cloruro** son los principales iones del medio extracelular y contribuyen a más del 90% de la peion osmótica plasmática (269mOsm del todal de los 290 mOsm)

Importante La osmolaridad en el hombre es entre 290 a 300 mOsm. En los mamíferos esta muy conservada, pero en otras especies es variable según el ambiente en el cual viven.

**De acuerdo con la osmolaridad, una solución es con respecto al medio intracelular (célula):**

SOLUCION Hiposmótica Isosmótica Hiperosmótica OSMOLARIDAD Menor Igual Mayor FLUJO DE AGUA Entrada Equilibrio Salida

Glóbulos rojos tienen la misma osmolaridad que el plasma, pueden sufrir crenación o hemolisis.

### **Paso de agua a través de las membranas.**

Permeabilidad agua bicapas artificiales: 0.005-0.01 cm/s.

Permeabilidad agua por canales: 5-10 cm/s.

Flujo agua = Permeabilidad x AH

Las acuaporinas se encuentran en todos lados.

Caso de la urea: es una molécula pequeña apolar. Si se colocan glóbulos rojos en una solución de urea 300mOsm (similar a la osmolaridad del plasma) se produce hemolisis, aunque sea isosmotica. Se comporta como si fuera una solución hiposmótica. Esto ocurre porque los GR tienen transportadores exclusivos para la urea.

**Tonicidad.**
Depende del efecto de la solución sobre el volumen de una célula.

Las células al enfrentarse a medios de diferentes osmolaridad modifican su volumen, dependiendo de la **osmolaridad** y de la **permeabilidad de la membrana** para los solutos que forman la solución.

Importante El volumen celular también depende de la permeabilidad de la membrana.

Desde el punto de vista biológico, una célula puede comportarse como:

SOLUCION HIPOTONICA HIPERTONICA ISOTONICA VOLUMEN CELULAR Aumenta Se reduce Se mantiene

El hematocrito es mayor si las células se agrandan y viceversa.

Si el soluto es permeable y se encuentra en solución hipotónica, aumenta volumen.
Si el soluto no es permeable y se encuentra en una isotónica, no varía el volumen.

**¿Como el agua permanente dentro de los vasos sanguíneos?**

La sangre ejerce presión sobre los vasos que impulsa a que salga el agua, generando edema. La presión hidrostatica en tejidos es baja, pero en los vasos es grande, además los endotelios no son continuos (fenestrados o discontinuos). Existen dos formas por las cuales el agua atraviesa membranas biológicas: **ósmosis y filtración.**

Filtración: movimiento de agua en un área de mayor presión hidrostática a una de menor.

Como el endotelio es una barrera semipermeable, los solutos de alto peso molecular son retenidos en el compartimento vascular.

**Mecanismos de intercambio de fluido capilar:** osmosis y presión hidroestática.

Los movimientos masivos de H20, entre sangre y medio intersticial, son el resultado de las **diferencias entre las presiones osmóticas e hidroestáticas.**

Hipótesis de Starling:

F [ (Pc- Pi) - - Hi)] F = Flujo transcapilar, K = coeficiente de filtración, Pc - Pi = diferencia de presión hidrostática, capilar - intersticial y VIC - Hi = diferencia de presión osmótica capilar - intersticial.

Archivo:Media/image10.png

La presión osmótica del plasma se debe a la presencia de proteínas que normalmente están contenidas en el espacio vascular.

**Presión Osmóticas de las proteínas plasmáticas.**

La albumina y las globulinas tiene una presión osmótica de 25mmHg o torr que es mayor que la presión intersticial (estas aumentan la presión osmótica). La albumina no es permeable generando dicha presión oncótica.

Proteína Albúmina Globulinas peso molecular 68000 200000 Concentración (g/l) 5,0 1,5 Presión osmótica (Torr) 20,0 5,0

El agua (zona venosa) entra, por lo tanto, en un capilar normal es el equilibrio o la salida, el sistema linfático es capaz de tomar el agua que se filtro y la devuelve al sistema circulatorio.

Pi = 1 Torr Pc = 35 Torr = +25 Torr Fli = O Torr (35-1) - (25-0) 34 - 25 + 9 Torr Filtración neta de - Pi) - (11C - Hl)] Pi = 1 Torr Pc = 20 Torr = +27 Torr Fli = O Torr (20-1) - (27-0) 19- 27 - 8 Torr 2 L/día

35 25 Capillary Pressure Oncotic Pressure Loss from Plasma = Gain to Plasma 15 Arteriol es No Net Change 35 25 15 Capillary Pressure Net Loss from Plasma Arteri oles Venules Oncotic Pressure Venules

**Presión oncótica.**

Es la presión osmótica generada por moléculas de gran tamaño, sobre todo proteínas de una solución, su magnitud no cumple la Ley de Van't Hoff.

Edema celular: acumulación excesiva de liquido en el liquido intercelular. Sus causas son:

1- Aumento de la presión capilar 2- Disminución de la presión oncótica 3- Extravasación plasmática 4- Drenaje linfático alterado Falla congestiva cardíaca, contracción venosa Falla hepática, falla renal, desnutrición severa. Aumento de la permeabilidad a las proteínas en el capilar (Respuesta triple de Lewis, inflamación, quemaduras). Parásitos Nematodos: Filiarasis

EJEMPLO: En edema pulmonar, la presión hidrostatica esta aumentada, presion oncotica disminuida o obstrucción linfática (rara).

EDEMA PULMONAR: BARRERA ALVEOLO-CAPILAR PRESIÓN HIDROSTÁTICA AUMENTADA Falla congestiva cardiaca (común) Sobrecarga de volumen Obstrucción venosa pulmonar PRESIÓN ONCÓTICA DISMINUIDA (menos común) Hipoalbuminemia Síndrome nefrótico Enfermedad hepática Enteropatías con pérdida de proteínas OBSTRUCCIÓN LINFÁTICA (rara)

FACTORES QUE PROTEGEN DEL EDEMA PULMONAR • Barrera del endotelio microvascular (Permeabilidad baja para líquidos y muy baja para proteínas). • Barrera del epitelio alveolar. (Permeabilidad muy baja para electrolitos). Presencia de proteínas plasmáticas. • Sistema linfático. Presión hidrostática intersticial.