ultrafiltraÇÃo - universidade de coimbra
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Ultrafiltração renalUltrafiltração renal
A ultrafiltração renal, é uma situação muito importante, dependente dos movimentos do solvente
Processo de filtração glomerular no rim, com formação da urina primitiva
Solvente puro Solução
P1P2
P > π
Vamos ver esquematicamente o que sucede:
Membrana semipermeável
realJw = Lp (∆P – σ ∆π)Jw = Lp (∆P – σ ∆π)
∆P = P1 – P2∆P = P1 – P2
Solvente puro Solução
P1P2
P > π
Membrana semipermeável real
Jw = Lp (∆P - σ ∆π)Jw = Lp (∆P - σ ∆π)
∆P = P1 – P2∆P = P1 – P2
A pressão hidrostática P (∆P) é superior à pressão osmótica efectiva (π), donde resulta uma:
corrente de solvente da solução para o solvente puro
Nesta situação, a pressão hidrostática:• anula a osmose
• fornece uma força de pressão adicional que faz deslocar o solvente para o lado do solvente puro, através da membrana
Forças de difusão a actuar sobre as moléculas do solventeForças de difusão a actuar sobre as moléculas do solvente
ultraf
iltra
ção
ultraf
iltra
ção
No caso da filtração glomerular renal:a nível da componente sanguínea
a pressão hidrostática do sangue nos capilares glomerulares (resultante da acção mecânica do coração) é superior à pressão oncótica do sangue
Filtração glomerular renal
a nível da parede dos capilares glomerulares há uma corrente de solvente (solvente mais pequenas moléculas e iões) que vai dos capilares para o espaço glomerular
(solução solvente )
Esta corrente de solvente, corresponde à formação de:- urina primitiva
O trabalho dispendido na ultrafiltração glomerular é fornecido pelo coração:
Forças de pressão (P)
Se o coração não conseguir gerar esta pressão (caso de algumas situações de insuficiência cardíaca) no glomérulo, P pode não conseguir ultrapassar π deixando de se poder realizar a ultrafiltração glomerular
anúria
Trabalho osmóticoTrabalho osmótico
• Membrana semi-permeável – tem área A – Funciona como êmbolo
• Lado I – contém solução de macromoléculas com concentração C -(moles/cm3)
• Lado II – contém solvente puro
• Êmbolo E – fixo
Solvente puroSoluçãoI II
Êmbolo
xa x0 x0+∆x xm
• Membrana semi-permeável – área AFunciona como êmbolo
• Lado I – solução de macromoléculas
• Lado II – solvente puro
• Êmbolo E – fixo
A temperatura constante, e em condições reversíveis:o trabalho das forças de difusão para deslocar a membrana
de x0 para x0+∆x, é:
A temperatura constante, e em condições reversíveis:o trabalho das forças de difusão para deslocar a membrana
de x0 para x0+∆x, é:
Solvente puroSoluçãoI II
Êmbolo
xa x0 x0+∆x xm
∆W = π . A . ∆x (trabalho elementar)
(Após este trabalho π diminui, pois a concentração da solução diminui, isto é, a pressão osmótica π é função de x)
• Membrana semi-permeável – área AFunciona como êmbolo
• Lado I – solução de macromoléculas
• Lado II – solvente puro
• Êmbolo E – fixo
Solvente puroSoluçãoI II
Êmbolo
xa x0 x0+∆x xm
∆W = ∑ π . ∆V
(volume do cilindro de área A e comprimento de x a x0+∆x)
o trabalho das forças de difusão para deslocar o êmbolo de x0 para xm, é:o trabalho das forças de difusão para deslocar o êmbolo de x0 para xm, é:
W = ∑ ∆W = ∑ π . A . ∆xx0, xm
Como:
vem:
A . ∆x = ∆V
Mas tendo em atenção que o número de moles de soluto que existe no compartimento I, para as diversas posições do êmbolo (membrana), pode ser escrito:
Mas tendo em atenção que o número de moles de soluto que existe no compartimento I, para as diversas posições do êmbolo (membrana), pode ser escrito:
Se n = 1, vem:
n = C0 . A . x0
n = C1 . A . x1
n = C2 . A . x2
…
Para a posição x0
Para a posição x1
Para a posição x2…
C0 . A = x0
1
C1 . A = x1
1
C2 . A = x2
1
… Generalizando: C . A = x1
Voltando à equação do trabalho das forças de difusão para o deslocamento do êmbolo de x0 a xm :Voltando à equação do trabalho das forças de difusão para o deslocamento do êmbolo de x0 a xm :
Como: π = C R T
W = ∑ π . A . ∆x
No limite, quando dx 0, o somatório transforma-se no integral definido:No limite, quando dx 0, o somatório transforma-se no integral definido:
W = ∫ π . A . dxx0
xm
Vem:
C = concentração molar
W = ∫ C . R . T . A . dxx0
xm
W = R T ∫ C . A . dxx0
xm
W = R T ln x0
xm
Mas:
π1 = C1 RT
W = ∑ π . A . ∆x
π2 = C2 RT
π1π2
C1
C2=
Contudo, sabemos também que:
π1π2
C1
C2=
x1Uma vez que C A =
Sendo assim:
W = R T lnCm
C0
W = R T lnCm
C0
W = R T lnπm
π0Trabalho realizado pelas forças de pressão osmótica para diluir a solução desde a concentração C0 a Cm
Trabalho realizado pelas forças de pressão osmótica para diluir a solução desde a concentração C0 a Cm
π0 – pressão osmótica da solução para a posição x0
πm – pressão osmótica da solução para a posição xm
C0 – concentração do soluto para a posição x0
Cm – concentração do soluto para a posição xm
Se no êmbolo E actuar uma força de pressão hidrostática P, de tal maneira que se ultrapasse a pressão osmótica da solução π:
- a membrana (que se comporta como um êmbolo) desloca-se para uma posição à esquerda do x0.
Se no êmbolo E actuar uma força de pressão hidrostática P, de tal maneira que se ultrapasse a pressão osmótica da solução π:
- a membrana (que se comporta como um êmbolo) desloca-se para uma posição à esquerda do x0.
Solvente puroSoluçãoI II
Êmbolo E
xA x0 xm
C
Voltando ao esquema anterior:
Quando este deslocamento ocorre, a pressão hidrostática da soluçãofica maior do que a pressão osmótica.Quando este deslocamento ocorre, a pressão hidrostática da soluçãofica maior do que a pressão osmótica.
Nesta situação vai haver um:- deslocamento de solvente do lado da solução para o lado do
solvente (a solução tende a concentrar).
Nesta situação vai haver um:- deslocamento de solvente do lado da solução para o lado do
solvente (a solução tende a concentrar).
ULTRAFILTRAÇÃO
Solvente puroSoluçãoI II
Êmbolo E
xA x0 xm
C
Voltando ao esquema anterior:
Se a membrana se deslocar para xA, podemos dizer que a concentração da solução é CA.Se a membrana se deslocar para xxAA, podemos dizer que a concentração da solução é CCAA.
Neste caso, o trabalho efectivo pela força de pressão hidrostática P, em condições de reversibilidade, é de:
Neste caso, o trabalho efectivo pela força de pressão hidrostática P, em condições de reversibilidade, é de:
W = R T lnπ0
πA
Trabalho realizado contra as Trabalho realizado contra as forças de pressão osmóticaforças de pressão osmótica
W = R T lnC0
CA
Poderia por-se então uma pergunta:qual o trabalho renal na excreção de 1 osmole ?
Trabalho do Rim
Abaixamento crioscópico do soro:- ∆θ = 0,56 ºC 0,298 osmoles/l
Abaixamento crioscópico da urina:- ∆θ = 3,5 ºC 1,8 osmoles/l
Isto significa que o rim produz trabalho para aumentar o osmolaridade.
Então:
W = R T ln = R T lnCs
Cu
πs
πu
Este trabalho, contudo, não é realizado reversivelmente, pois, o rim dispende energia noutro tipo de processos
W = R T ln = R T lnCs
Cu
πs
πu
Como:
∆θ = K Cs Vem que:
W = R T ln∆θs
∆θu
W = 8,314 x 310 x ln 6
W = 2600 x ln6 ≈ 5000 J/osmole
O rim elimina cerca de 1,5 l de urina, o que corresponde a 2,7 osmoles.
Na realidade é maior
W = 13 500 J/dia
Por dia:
Sendo assim: o trabalho total renal é:
(Se for realizado (Se for realizado reversivelmente)reversivelmente)
Fenómeno de StarlingFenómeno de StarlingCapilares arteriais
Capilares venosos
Espaço extravascular
PA - Pressão hidrostática nos capilares arteriaisπA - Pressão osmótica nos capilares arteriaisP - Pressão hidrostática no espaço extravascularπ - Pressão osmótica no espaço extravascularPV - Pressão hidrostática nos capilares venososπV - Pressão osmótica nos capilares venosos
PA = 48 cmH2OπA = 42 cm H2O
PV = 21 cmH2OπV = 42 cm H2OP = 4 cmH2O
π = 6 cm H2O
JwA
JwA
JwA
JwA
Aplicando a expressão da densidade de corrente de água a cada tipo capilar, e considerando as diferenças de pressões entre o interior e o exterior dos vasos, vem:
JwA = Lp (∆P – ∆π) = Lp [(PA – P) – (πA – π)]
= Lp (48 – 4 – 42 + 6) = Lp 8
Parte arterial
JwA > 0
Na porção arterial dos capilares:JwA tem sinal positivo, o que significa que o solvente sai do interior para o exterior do vaso capilar (para o espaço extracelular)
Jwv = Lp (∆P – ∆π) = Lp [(PV – P) – (πV – π)]
= Lp (21 – 4 – 42 + 6) = - Lp 19
Parte venosa
Jwv < 0
Na porção venosa dos capilares:JwV tem sinal negativo, pelo o que o solvente passa do espaço extracelular para o interior do capilar venoso
É a esta entrada de solvente para os capilares venosos que constitui o:
Fenómeno de Starling
Qualquer alteração deste mecanismo, pode provocar a acumulação de fluidos no espaço extravascular, provocando os:
edemas
Causas para o aparecimento de edemas:1. Diminuição da concentração de proteínas na plasma
2. Aumento da pressão hidrostática venosa
πA JwA - aumentaJwV - diminui
PV Insuficiência cardíaca
Situações de nefroses
As membranas biológicas são:- modelos de permeabilidade- outras funções
Membranas Biológicas
Constituição da membrana biológica:• Porção lipídica – barreira à permeabilidade de
moléculas e iões hidrossolúveis
• Porção proteica (proteínas intercaladas) – formas de:transporte diferentes (transporte facilitado, transporte activo)transferência de energiatransferência de carga eléctrica
Outras funções:• Dependentes de componentes funcionais próprios
- bombas iónicas- canais de transporte- receptores membranares