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
CARACTERISTICAS
• Las membranas celulares son barreras selectivas que separan
las células y forman compartimentos intracelulares.
• Entre sus funciones están:
Permitir la entrada o salida de moléculas de la célula
Generar señales para modificar el metabolismo.
Adherir células para formar tejidos.
Composición
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...
P = RTC
• C = concentración molar de solutos
• R = constante de los gases
• T = temperatura
Es aplicable a soluciones ideales diluidas
Hay que expresar la concentración en unidades que guarden
relación directa con el numero total de partículas disueltas ....
Solutos que no se disocian = molaridad
Solutos 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: hemólisis
Eritrocitos en ambiente hipotónico: crenación
La tonicidad de un fluído describe los solutos
osmóticamente activos en una solución. osmolaridad eficaz
(tonicidad) tonicidad (es decir su concentración de
electrólitos)
volumen relativo ajusta el volumen de
una fuente en comparación con otras
fuentes
Volumen relativo de hematíes con
respecto al total de la sangre
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