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Transporte através da membrana e osmose

Fisioterapia-Terapia OcupacionalRCG2020/RFM006

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Moléculas se movem em solução por movimento browniano

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O tempo de difusão aumenta 10 vezes em relação a distância a ser difundida

Distância da difusão (m) Tempo

1 0,5 ms

10 50 ms

100 5 s

1000 8,3 min

10000 14 hr

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O Coeficiente de difusão (D) é proporcional a velocidade na qual a molécula se difunde pelo

meioD é inversamente proporcional ao tamanho da molécula (r)

e a viscosidade do meio circulante() ; k =constante de Boltzman

D = kT/6r

1 2 3

D1 < D2 < D3

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O fluxo (J) de uma substância através de uma membrana é proporcional a área da membrana (A) e a diferença de concentração dessa substância

(C), e inversamente proporcional a espessura da membrana (x) (lei de Fick)

Fluxo difusional líquido

J = -DA (C/x)

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A membrana celular é lipídica e possui proteínas integrais que a

atravessam

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O coeficiente de partição óleo/água reflete a solubilidade de uma substância em lipídeos e é

proporcional a sua permeabilidade pela membrana

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Substâncias hidrosolúveis maiores que a água necessitam de “caminhos” hidrofílicos para

atravessar a membrana

• Poros (canais)

• Transportadores

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Substâncias podem atravessar a membrana passivamente seguindo o seu Substâncias podem atravessar a membrana passivamente seguindo o seu gradiente de concentração por difusão simples ou por difusão facilitada gradiente de concentração por difusão simples ou por difusão facilitada

Difusão simples usa porosDifusão simples usa poros (canais)(canais)

Difusão facilitada usaDifusão facilitada usa carreadorescarreadores

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A difusão facilitada se caracteriza:A difusão facilitada se caracteriza:1.1. Pela saturação do transporte Pela saturação do transporte 2.2. Pela maior dependância da temperaturaPela maior dependância da temperatura3.3. Por competição com antagonistas Por competição com antagonistas

Concentração

Vel

ocid

ade

do tr

ansp

orte

Dif. Simples (canais)Dif. Simples (canais)

Dif. Facilitada (carreadores)Dif. Facilitada (carreadores)

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Os canais iônicos são proteínas que formam poros que passam íons

Canal iônico

Membrana

•Canais podem ser seletivos para potássio, sódio, cálcio ou cloreto ou para cátions ou ânionsCanais podem ser seletivos para potássio, sódio, cálcio ou cloreto ou para cátions ou ânions

•Os canais podem estar sempre abertos ou abrirem em resposta a algum estímuloOs canais podem estar sempre abertos ou abrirem em resposta a algum estímulo

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Os íons são segregados por transportadores presentes na membrana que Os íons são segregados por transportadores presentes na membrana que realizam transporte realizam transporte ativoativo

3 Na3 Na++

2 K2 K++

ATPATP ADP + PADP + Pii

1

3 Na3 Na++

CaCa++++2

3

1 - Na/K ATPase2 – Trocador Na/Ca3 – Ca-ATPase reticular

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Transporte ativo significa o transporte de substâncias contra seu gradiente Transporte ativo significa o transporte de substâncias contra seu gradiente químico às custas de gasto energéticoquímico às custas de gasto energético

3 Na3 Na++

2 K2 K++

ATPATP ADP + PADP + Pii

1Transporte ativo Transporte ativo primárioprimário: Usa o ATP como fonte de : Usa o ATP como fonte de energia livreenergia livre

3 Na3 Na++

CaCa++++2

Transporte ativo Transporte ativo secundáriosecundário: Usa o gradiente químico : Usa o gradiente químico cirado pelo transporte ativo primáriocirado pelo transporte ativo primário

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Água se difunde pela membrana por duas maneiras

• Por pequenos espaços criados momentaneamente por dois fosfolipídeos adjacentes

• Por poros formados por proteínas permeáveis a água (canais de água)

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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

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Osmose O fluxo ocorre de onde a concentração do soluto é

MENOR para onde a concentração do soluto é MAIOR

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Osmose

• A osmose ocorre porquê o soluto diminui o potencial químico da água

• A água então tende a fluir de onde o potencial químico é maior para onde o potencial químico é maior

• A presença do soluto também causa – Redução da pressão de vapor– Menor ponto de congelamento– Maior ponto de ebulição

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Do experimento anterior define-se:

Pressão Osmótica () da Solução como sendo igual aquela PressãoHidrostática (P) que EQUILIBRA O SISTEMA

= P

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Como ~ 1 para a maioria dos solutos, podemos simplificar a equação para = RT(iC)

Equação de van’t Hoff

Pressão Osmótica é uma Propriedade Coligativa da solução e não depende de membrana!

= RT(iC)

= coeficiente osmótico; i = número de íons

dissociados; C = concentração do soluto iCiC = osmolaridade da solução

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O CONCEITO DE OSMOLARIDADE

- Por Definição:solução 1 Osmolar 1 Osmol/l Número de Avogadro de

partículas/litro

exemplos: Solução 1 Molar de glicose tem 1Osmol/litro - 1 Osmolar Solução 1 Molar de NaCl tem 2 Osm/litro - 2 Osmolar

Qual a Osmolaridade Plasmática??? Posm~ 290 mOsm/l

Portanto, qualquer método que avalie o número de partículas por litro, constitui-se num método de medida de Osmolaridade! Por exemplo o ponto de congelamento de uma solução.

Osmolaridade = Osmolaridade = iC iC Para a maioria dos solutos fisiológicos Para a maioria dos solutos fisiológicos ~ 1 então podemos ~ 1 então podemos simplificar parasimplificar para

Osmolaridade = iCOsmolaridade = iC

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Ponto de Congelamento da solução é muito empregado:

lembrar: ponto de congelamento é inversamente proporcional a concentração da solução (número de partículas/volume). Portanto:

Osmolaridade

Tf.(

0C

)

0

calibração

?

Qualquer outra propriedade coligativa pode ser também utilizada como pressão de vapor e ponto de ebulição, porém PC é muito conveniente

iC = Tf/1,86

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Quando a MEMBRANA IMPORTA: PRESSÃO OSMÓTICA EFETIVA

Suponha: Água + solutos

Água

Membranah=?

-Qual a altura h?

- Qual a Pressão Osmótica() da Solução ?

Tempo

h o

u P

(mm

Hg)

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Tempo

h o

u P

(mm

Hg) PRTC

P <

A pressão efetiva que aparece através da membrana, depende agorade propriedades da mesma. Ou seja, da permeabilidade relativa entresoluto e solvente.

Esse parâmetro, que chamaremos Coeficiente de Reflexao (,pode ser estimado pela razão entre P e

PP

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PP

10 Faixa de variação de

membrana 1 membrana 2

é dependende de um soluto em particular em relação a uma determinada membrana.

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A) Quanto a OsmolaridadeCompara-se número de partículas/volumeRTiC - propriedade da solução unicamente!

B) Quanto a Tonicidade

Compara-se a capacidade de desenvolver pressão osmóticaefetiva - propriedade do sistema soluto-membrana.

É Dependente de

CLASSIFICANDO SOLUÇÕES

Padrão de comparação = PLASMA - Posm ~= 290 mOSm/l

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As hemácias como sensores de tonicidade

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As hemácias como sensores de tonicidade

Em 290 mOsm sacarose

Em 100 mOsm sacarose

Sol. Isoosmótica e isotônica Sol. hipoosmótica e

hipootônica

Sacarose = 1

Em 900 mOsm sacarose

Sol. Hiperosmótica e hiperotônica

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As hemácias como sensores de tonicidade

Em 290 mOsm uréia

Sol. Isoosmótica e hipotônica

Uréia ~ 0,5

Em 900 mOsm uréia

Sol. Hiperosmótica e hipotônica