Tema 5

Universidad Centroccidental “Lisandro Alvarado”
Decanato de Medicina – Dep. Ciencias Funcionales
Sección de Fisiología – Fisiología I
Tema 5
Fuerzas que establecen el
movimiento de sustancias no iónicas i
a través s de las membranas celulares
Prof. Miguel Skirzewski

Ósmosis
(del griego osmos,”empujar
mpujar”)
• 1748, Abbe Jean Antoine Nollet
señal
aló que…
Núcleo
Agua Pura
Citoplasma
Célula Animal

Agua Pura
Solución
Fisiológica
Agua de Mar
Responsable del movimiento neto de agua a
través de las membranas celulares y de los
epitelios.

Sabemos que ocurre
con el soluto:
¿Qué ocurre con las propiedades coligativas del solvente
Agua Pura
Punto Congelación = 0 ºC
Punto de Ebullición = 100 ºC
Presión de Vapor = 47 mmHg
Descenso del punto de Congelación
Agua + Soluto
Aumento del punto de Ebullición
Disminución de la presión de vapor
Incremento de la presión osmótica

Qué ocurre cuando agregamos sal a una olla de agua
Qué ocurre cuando agregamos sal al hielo

• La propiedad coligativa más m s fácil f
de medir es la
disminución n del punto de congelación n o DESCENSO
CRIOSCÓPICO
Descenso Crioscópico =
Temperatura de
congelación del
agua pura
-
Temperatura de
congelación de la
solución
Existe una PROPORCIONALIDAD entre el
número de partículas de soluto en la solución n y el
descenso crioscópico
Dc = Kc . Osmolalidad
2da Ley de Raoult
Kc: constante de proporcionalidad, Osmolalidad: número de partículas
por kilogramo de solvente (Osmol/Kg).

Kc Agua = -1,86ºC/osmol
Dc = -1,86ºC por cada 1 osmol en el agua
¿Qué es un osmol
1 Osmol es la cantidad de cualquier soluto que
agregado a 1 litro de agua, hace descender el
punto de congelación de esta en 1,86ºC
Conociendo el punto de congelación de cualquier solución será posible
predecir la cantidad de partículas osmóticamente activas en la misma.

Determinación del número de osmoles:
Ejemplos:
osmol = mol x n
n: número de partículas
1 mol de Na + = 1 osmol Na +
1 mol de NaCl = 2 osmoles de NaCl
1 mol de CaCl 2 =
3 osmoles de CaCl 2
1 mol de glucosa = 1 osmol de glucosa

Osmolaridad - Osmolalidad
• La Osmolaridad
– Es la cantidad de partículas
osmóticamente activas (osmoles)
disueltas en un volumen total de 1 litro
de solvente (Osm(
Osm/L)
• La Osmolalidad
– Es la cantidad de osmoles por kilogramo
de solvente (Osm(
Osm/Kg)

Estimación práctica
El plasma sanguíneo
neo
Muestra de
sangre
Centrifugación
Plasma
Células
Fracción rica en solutos y
proteínas
Dc = Kc . Osmolalidad
¿Cómo se puede
estimar el total de
osmoles por
volumen de agua

• El plasma de un paciente normal congela a
una temperatura de -0,53 a -0,55 o C.
Dc = Kc . Osmolalidad
Despejando:
Osmolalidad = Dc / Kc
Osmolalidad = -0,53 a -0,55 / -1,86 = 0,285 a 0,295
El plasma humano tiene 285-295 mOsm/Kg

• Conociendo la Osmolalidad del plasma:
Disproteinemias
Electrolíticos
Transtornos
Intoxicación
etílica
Hiperlipidemias
Deshidratación

• Para determinar el descenso crioscópico se
requiere de un osmómetro
metro
Osmómetros modernos
Osmómetro de Dutrochet
Osmómetro de Pfeffer

• Fórmula
empírica
para calcular la
osmolalidad:
Osmolalidad = 2(Na + ) + Urea + glucosa
La osmolalidad plasmática está
determinada principalmente
por el Na +
Insuficiencia renal
Diabetes Mellitus

Sacarosa
Agua
Jn Agua
Jn Sacarosa
Sacarosa 1M Sacarosa 0.1M
Incrementa
volumen
Proceso termodinámicamente
favorable
Jn Agua
Jn Sacarosa
Sacarosa 1M Sacarosa 0.1M
Membrana impermeable a
la sacarosa

• Paso de agua a través de una membrana
• Coeficiente de permeabilidad osmótica(P)
- Determina el flujo de agua a través de
distintos tipos celulares a favor de su
gradiente osmótico.
P agua cm/seg
Túbulo proximal (rata) 0,231
Túbulo colector (rata) 0,038
Mucosa gástrica (perro) 0,069
Intestino (rata) 0,011
Piel (sapo) 0,002

Presión Osmótica
Presión
Osmótica
La presión osmótica, es equivalente a la fuerza
que hay que aplicar para contrarrestar la
presión de difusión del agua,

Jacobus van’t Hoff (1852-1911): “las
moléculas de soluto se comportan
termodinámicamente como moléculas de
gas”
PV = nRT
Ley universal de los gases ideales
πV = n.R.T
π = R.T.OsmM Ley de van’t Hoff
n: equivalentes molares de soluto, V: volumen en litros, T: temperatura en ºK,
R: constante molar de los gases (0,082 L.atm/ºK.mol)

Tonicidad
• La Tonicidad de una solución se define en
base a la respuesta de las células c
de los
tejidos inmersos en la solución.
Turgencia celular
inalterada
OsmM = 0,1
Solución Isotónica
OsmM = 0,1
Agua entrante
Agua saliente

Solución
Hiperosmótica
Solución
Hiposmótica
Soluciones Isosmóticas:
POsm12
POsm21
POsm1=POsm2
Soluciones Hiposmóticas
e Hiperosmóticas
ticas:
POsm1>POsm2
POsm12
POsm21

Turgencia celular
inalterada
Solución Isotónica
Agua entrante
Agua saliente
Turgencia celular
alterada
Solución Hipotónica
Agua entrante
Agua saliente
Turgencia celular
alterada
Agua entrante
Solución Hipertónica
Agua saliente

Crenocitos
Esferocitos
La fragilidad osmótica del eritrocito se presenta en
soluciones salinas de 0,45%

• Empleo de soluciones isotónicas:
en los
casos de intervenciones quirúrgicas,
rgicas,
quemaduras, diarreas, vómitos v
repetidos,
etc.
• La solución n de NaCl al 0,9% o la de
dextrosa al 5%. . Son isosmóticas, así como
también n son isotónicas.
• No ocurre igual con la solución n isosmótica
de urea.

• El caso de la Urea
PM Urea = 60g/mol
- Se emplean 18g/L de urea para obtener
300 mOsm/L de Urea = osmolaridad del plasma
El Hecho: al colocar glóbulos rojos en una
solución de urea 300 mOsm/L ocurre hemólisis.
Esto indica que la solución no es isotónica.
¿¿¿Por qué

Membranas permeables, semipermeables,
impermeables: coeficiente de reflexión n (σ)(
• Coeficiente de reflexión n (σ)(
) de Staverman
π = R.T.Osmolaridad
Esta ecuación considera el caso de que todos los
solutos son impermeables a la membrana.
La permeabilidad relativa disminuye la presión
osmótica, por debajo del cálculo teórico

π corregida = R.T.Osmolaridad.σ
• (σ)) es el coeficiente c
de reflexión de Staverman
• σ = 1 indicará una membrana impermeable a
cualquier soluto
• σ = 0 indicará una membrana totalmente
permeable a cualquier soluto.
Cálculo de σ:
σ =
π real
π teórico

Valores de coeficiente de reflexión
de varios compuestos
Permeante
Valor de σ
Acetamida 0.58
Malonamida 0.83
Urea 0.20
Tiourea 0.85
Etanodiol 0.63
Glicerol 0.88
NaCl 0.97

El Caso de la Urea
El Hecho: al colocar glóbulos rojos en una solución de urea
300 mOsm/L ocurre hemólisis. Esto indica que la solución
no es isotónica.
• El coeficiente de reflexión n para la urea es de
σ=0,20
• La osmolaridad calculada indica que es 300
mOsm/L pero la osmolaridad real es 60 mOsm/L
• En este caso la solución n de urea 18g/L es
isosmótica pero no es isotónica

Aplicación de σ
Urea = 18 g/L = 300 mM = 300 mOsmM
T = 20 °C = 293 °K
R = 0,082 L.atm/osmol.°K
Sin σ
σ urea = 0,2
π = R.T.Osmolaridad
π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/L) = 7,2 atm
Con σ
π = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,3 osmol/L) x (0,2) = 1,4 atm

• Cálculo de presión n osmótica
1 2
Conc. 0,83g/100ml 0,42g/100ml
0,83% 0,42%
mM 143 72
OsmM 0,285 0,144
PM NaCl: 58g/mol, T = 20ºC, σ = 0,97
π = R.T. OsmM . σ
π1 = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,285 osmol/L) x (0,97) = 6,6 atm
π2 = (0,082 L.atm/osmol.ºK) x (293ºK) x (0,144 osmol/L) x (0,97) = 3,4 atm
Δπ = π1 – π2 = 6,6 – 3,4 = 3,2 atm

• 3,2 atmósferas es una presión n elevada y
peligrosa para los tejidos si se considera
que…
Presión aórtica = 0,13 atm = Dif. Osmolaridad de 5,5
mOsm/kg

•Importancia:: la presión n osmótica es una
fuerza impulsora que determina el flujo de agua
del intersticio al interior de los capilares.

• desde la luz del túbulo
colector del riñó
ñón n al
capilar peritubular…

desde la luz del intestino a la sangre…
Purgantes osmóticos: Sulfato de Magnesio, Sulfato sódico hidratado,
Lactulosa.

Filtración
• Fenómeno frecuente
• Agua plasmática y solutos que llegan al medio
intersticial a través s de canales de las paredes de
los capilares.
• La fuerza impulsora es la presión n arterial y no la
termodinamia.
• Los solutos de gran tamaño o no penetran los
canales.
• Es un flujo hidrodinámico y depende de una
presión n hidrostática
tica
• Este proceso puede ser denominado como Flujo
de soluto por arrastre.

Capilar
glomerular
Luz de la
cápsula de
Bowman
Presión n Arterial (hidrost(
hidrostática)
PA > POsm.
Presión oncótica