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Osmolaridade vs. Tonicidade

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Estamos aprendendo sobre osmorregulação em Biologia AP e os termos Tonicidade e Osmolaridade estão realmente me confundindo. Assisti a este vídeo em Khanacademy para tentar entender qual é a diferença e, pelo que entendi, Tonicidade se refere estritamente a duas soluções (ex: você não pode pegar um copo com água e sal e alegar que é hiper, hipo ou iso - tônica porque não há nada para comparar), enquanto a Osmolaridade se refere à composição da própria solução única.

Mas então o livro de biologia do meu Campbell me confunde completamente. Possui a seguinte imagem e texto:

… Osmose, um caso especial de difusão, é o movimento da água através de uma membrana seletivamente permeável. Ocorre sempre que duas soluções separadas pela membrana diferem em pressão osmótica, ou osmolaridade (concentração total de soluto expressa como molaridade, ou seja, moles de soluto por litro de solução) ... Se duas soluções separadas por uma membrana seletivamente permeável têm a mesma osmolaridade, eles são considerados isoosmáticos. As moléculas de água cruzam continuamente a membrana, mas sob essas condições, o fazem em taxas iguais em ambas as direções ...

E então, para esclarecer, eles afirmam que a tonicidade se refere a "soluções de concentrações conhecidas de soluto" ... mas como isso difere da osmolaridade?


Você está correto ao dizer que a tonicidade precisa de duas soluções para definir.

Osmolaridade (ou concentração osmótica) é a medida da concentração do soluto, definida como o número de osmoles do soluto por litro (L) de solução (Osm / L).

A tonicidade, por outro lado, refere-se ao relativo concentração de duas soluções separadas por uma membrana semipermeável.

A diferença está baseada no que é considerado para osmose e tonicidade. No caso de osmose, é a água (ou solvente) que se move através da membrana, enquanto a tonicidade depende dos solutos que não pode mover através da membrana. Da Wikipedia:

… A osmolaridade leva em consideração a concentração total de solutos penetrantes e não penetrantes, enquanto a tonicidade leva em consideração a concentração total apenas de solutos não penetrantes.


Chega de confusão: Osmose vs. Tonicidade

Todos nós já ouvimos que o corpo humano é 60% de água e todos já ouvimos todas as piadas geradas a partir dessas informações (1). É mais do que uma piada, a dosagem de um medicamento depende da quantidade de água no corpo e essa quantidade muda dependendo da idade e do sexo. A água é capaz de fluir livremente através das células e se distribuir até que a concentração de água esteja uniforme em todos os lugares. Os dois termos que usamos para descrever o movimento da água são osmose e tonicidade. Osmose e tonicidade são frequentemente confundidos, mas vou explicá-los de uma forma que você nunca mais os confundirá.

Osmose é o movimento da água através de uma membrana semipermeável para compensar as mudanças na concentração do soluto (2). Seu corpo precisa de uma certa concentração de certas moléculas para funcionar. O sódio, por exemplo, precisa estar em 140 milimoles por litro no plasma (2). O plasma é a água no sangue, portanto, para cada litro de sangue, você precisa de 140 milimoles de sódio. A água fluirá para dentro e para fora de seus vasos sanguíneos para que a concentração de sódio permaneça dentro dos limites.

Vamos comparar a osmose com a queimada. A linha central é como a membrana semipermeável. As pessoas não podem atravessar, mas as queimadas podem, portanto, semipermeáveis. As bolas de queimada são como a água, podem passar livremente por todas as áreas da quadra. As pessoas são como o sódio, devem permanecer na área designada. Para que o jogo funcione, os jogadores precisam de queimadas. Quanto mais jogadores, mais queimadas. Assim que o jogo começa, as duas equipes correm até a linha central e cada equipe recebe um número par de bolas de queimada. Jogadores iguais, bolas de queimada iguais ou sódio igual, água igual. Conforme o jogo avança e um lado perde jogadores, a dinâmica muda. O lado com mais jogadores precisa de mais bolas para lançar, eles querem mais queimadas. Assim como se uma solução tem mais sódio, ela vai precisar de mais água para compensar, então vai tirar de outra solução.

O truque mais fácil para osmose é lembrar que a água se move de áreas de baixa concentração para áreas de alta concentração. [Baixo] → [Alto] É tudo uma questão de concentração. Se você conhece a concentração das duas soluções, pode descobrir para que lado a água se move, então pode comparar as duas soluções e saber qual é hiperosmótica e qual é hiposmótica. Esses termos são usados ​​para comparar as duas soluções. Eles nos dizem qual solução tem mais solutos e para onde a água fluirá.

O diagrama a seguir, Figura 1, mostra o movimento da água para compensar as diferentes concentrações de sódio. No Cenário 1, a solução A é hipoosmótica para a solução B. No Cenário 2, a solução A é isosmótica para a solução B. No Cenário 3, a solução A é hiperosmótica para a solução B. A maneira mais fácil de lembrar disso é prestar atenção ao número de solutos em cada solução.

Vamos voltar à nossa metáfora da queimada. No início do jogo, ambos os lados têm um número igual de pessoas e geralmente pegam um número igual de dodgeballs. Esta é uma solução isosmótica, equivalente ao Cenário 2. Jogadores iguais, bolas de queimada iguais ou sódio igual, água igual. Conforme o jogo avança, um lado tem mais jogadores do que o outro lado. Se o Time A tiver mais jogadores do que o Time B, o Time A vai querer mais queimadas. Mais jogadores, mais queimadas ou mais sódio, mais água. Isso significa que a equipe A é hiperosmótica para a equipe B e a equipe B é hiposmótica para a equipe A.

A tonicidade descreve uma solução e como essa solução afeta o volume da célula quando essa célula é colocada na solução (2). A tonicidade nos diz se a solução tem mais solutos, menos solutos ou a mesma quantidade de solutos que a célula. Por exemplo, se uma célula com menos partículas for colocada em uma solução com mais partículas, a água fluirá da célula para a solução e a célula encolherá. A água quer equilibrar a diferença nas concentrações e a solução é então hipertônica. Por outro lado, se uma célula com mais partículas for colocada em uma solução com menos partículas, a água fluirá da solução para a célula e a célula inchará. A solução é então hipotônica.

As células sanguíneas são a maneira perfeita de explicar a tonicidade. As células sanguíneas podem inchar ou encolher se o plasma tiver uma concentração de sódio diferente da célula. Em condições normais, o plasma é isotônico. Não há movimento líquido entre a célula e o plasma. Se o plasma estiver hipotônico, os glóbulos vermelhos incharão e podem explodir (3). Isso pode ocorrer com desidratação. Se o plasma for hipertônico, os glóbulos vermelhos encolherão (3). Isso pode ocorrer com muito sal na dieta ou com muitas bebidas carbonatadas.

O diagrama a seguir mostra como a água se move para cada solução. A solução A é hipotônica. A solução B é isotônica. A solução C é hipertônica. É útil lembrar que se a solução tem menos solutos do que é hipotônica. O prefixo hipo significa menos ou pouco. O mesmo ocorre com as soluções hiperosmóticas.


Tonicidade é o osmolalidade efetiva e é igual à soma das concentrações dos solutos que têm a capacidade de exercer uma força osmótica através da membrana.

As peças principais são eficaz e capacidade de exercer. A implicação é que a tonicidade é menor que osmolalidade. Quanto menos? Seu valor é menor que a osmolalidade pela concentração total dos solutos ineficazes que contém. Por que alguns solutos são eficazes e outros ineficazes?

Considere esta experiência: Imagine um tubo de vidro em U que contém duas soluções de cloreto de sódio separadas uma da outra por uma membrana semipermeável na parte inferior do meio do tubo em U (ver figura abaixo). A membrana é permeável apenas à água e não aos solutos (Na + e Cl -) presentes. Se a concentração total de partículas (osmolalidade) de Na + e Cl - em um lado da membrana fosse maior do que no outro lado, a água se moveria através da membrana do lado de menor concentração de soluto (ou alternativamente: maior H2Concentração de O) ao lado de maior concentração de soluto. A água (o solvente) desce em seu gradiente de concentração.

Se os níveis de água fossem diferentes nos dois membros do tubo em U no início do experimento, então:

  • Qual seria a situação de equilíbrio com relação à concentração de partículas (isto é, solutos) nos dois lados da membrana?
  • Qual seria a diferença (se houver) nas alturas dos níveis de água nos dois lados da membrana?
  • A condição de equilíbrio é alcançada quando a concentração de partículas (ou seja, osmolalidade) é igual nos dois lados da membrana?

A resposta à última pergunta é não, pois isso desconsidera a provável diferença na altura das colunas de água nos dois membros. Esta diferença de altura é uma diferença de pressão hidrostática (ou hidráulica) e isso fornece uma força adicional que deve ser contabilizada no equilíbrio das forças necessárias para atingir um equilíbrio. (Um equilíbrio está presente quando não há movimento líquido da água através da membrana.)

O equilíbrio ocorreria quando esta pressão hidrostática líquida fosse balanceada pela diferença remanescente na osmolalidade entre as duas soluções. Essa diferença de osmolalidade resulta em uma força osmótica que tende a mover a água na direção oposta ao gradiente de pressão hidrostática. Equilíbrio é quando essas forças opostas são iguais.

Agora considere o que aconteceria na situação acima se a membrana fosse mudada para uma que fosse livremente permeável tanto à água quanto aos íons (sódio e cloreto de amp) presentes. Agora, nenhuma das partículas presentes tem a capacidade de exercer uma força osmótica através da membrana. No equilíbrio, não há diferença nos níveis de fluido nos dois membros do tubo em U porque as partículas presentes se moverão através da membrana até que os gradientes de concentração de Na + ou Cl - sejam eliminados. A osmolalidade agora é a mesma em ambos os lados da membrana. No equilíbrio, também não haverá gradiente hidrostático.

A conclusão é que se a membrana permite que certos solutos a atravessem livremente, então esses solutos são totalmente ineficazes em exercer uma força osmótica através desta membrana e isso deve ser corrigido ao considerar as concentrações de partículas através da membrana. A tonicidade é igual à osmolalidade menos a concentração desses solutos ineficazes e fornece o valor correto a ser usado.

Osmolalidade é uma propriedade de uma solução particular e é independente de qualquer membrana.

A tonicidade é uma propriedade de uma solução em referência a uma membrana particular.

É estritamente errado dizer isso ou que o fluido é isotônico com o plasma - o que deveria ser dito é que o fluido específico é isotônico com o plasma em referência à membrana celular (ou seja, a membrana deve ser especificada). Por convenção, esta especificação não é necessária na prática, uma vez que se entende que a membrana celular é a membrana de referência envolvida.

Do ponto de vista de uma célula, é o gradiente osmolar líquido através da membrana celular a qualquer momento que é importante. A tonicidade (e não a osmolalidade) é importante para prever o resultado final geral (o estado de equilíbrio) de uma mudança na osmolalidade porque permite aqueles solutos que irão cruzar a membrana. Todas as células do corpo (com algumas exceções, por exemplo, células na medula renal hipertônica) estão em equilíbrio osmótico umas com as outras. O movimento da água através das membranas celulares ocorre fácil e rapidamente e continua até que as tonicidades intracelulares e extracelulares sejam idênticas. Se a água pode cruzar a membrana mais rápido do que o soluto ineficaz pode cruzar, então o efeito de uma mudança abrupta na osmolalidade extracelular pode ser inicialmente e temporariamente diferente daquele previsto da mudança aguda de tonicidade sozinha.

Se uma solução hiperosmolar fosse administrada a um paciente, isso tenderia a fazer com que a água saísse da célula. No entanto, se o soluto responsável pela hiperosmolalidade também fosse capaz de atravessar as membranas celulares, ele entraria na célula, aumentaria a osmolalidade intracelular e evitaria essa perda de fluido intracelular. Esta é a situação da hiperosmolalidade devido às altas concentrações de uréia, uma vez que a uréia atravessa as membranas celulares com relativa facilidade.

A hiperglicemia em diabéticos não tratados resulta em LEC, que é hiperosmolar e hipertônico (em comparação com a situação normal), pois a glicose não pode entrar facilmente nas células nessas circunstâncias. A água sai das células até que o gradiente osmolar seja abolido.

Em algumas situações, uma definição mais operacional de tonicidade é usada para explicar o termo: embora não seja incorreta, essa explicação é menos versátil e rigorosa do que a discutida acima. Baseia-se na experiência de imersão de glóbulos vermelhos em várias soluções de teste e na observação do resultado. Se as hemácias incham e rompem, a solução do teste é considerada hipotônica em comparação com o plasma normal. Se as hemácias encolhem e crenam, a solução é considerada hipertônica.

Se os glóbulos vermelhos permanecerem com o mesmo tamanho, a solução de teste é considerada isotônica com o plasma. A membrana dos glóbulos vermelhos é o membrana de referência. Os glóbulos vermelhos colocados em solução salina normal (ou seja, solução salina a 0,9%) não incham, portanto, a solução salina normal é considerada isotônica. A hemólise não ocorre até que a solução salina esteja abaixo de 0,5%. A questão sobre essa definição de tonicidade é que ela é qualitativa e não quantitativa. Isso implica que os solutos do permeante serão ineficazes porque é essencialmente um teste contra uma membrana real.

Um grande texto de fisiologia (Ganong 16ª ed., 1993) define tonicidade como um termo usado para descrever a osmolalidade de uma solução em relação ao plasma (como em hipotônico, isotônico ou hipertônico). Esta definição menos rigorosa está errada, pois não cobre o sentido completo em que o termo tonicidade é usado. Ganong argumenta que uma infusão de dextrose a 5% é inicialmente isotônica, mas que, quando a glicose é captada e metabolizada pelas células, o efeito geral é a infusão de uma solução hipotônica. Este é realmente um problema com sua definição. Mais corretamente, poderíamos dizer que a dextrose a 5% é inicialmente isosmolar com o plasma (e isso evita a hemólise). A glicose é um soluto permeante nos não diabéticos e pode entrar facilmente nas células. Quando infundida, a dextrose a 5% é muito hipotônica (em relação à membrana celular), apesar de ser isosmolar. A água não sai das células inicialmente (e a hemólise não ocorre) porque não há gradiente osmolar através da membrana celular. A solução, porém, é hipotônica e, quando a glicose entra nas células, a água também entra. Se a insulina não estiver presente, esse movimento de glicose não ocorre. Neste último caso, a solução é isosmolar antes da infusão e pode ser considerada isotônica também após a infusão.

O problema particular com esta definição é que ela não distingue tonicidade a partir de osmolalidade uma vez que não reconhece se os solutos disponíveis são permeantes (e, portanto, 'ineficazes') ou não-permeantes (e, portanto, 'eficazes') em relação a uma membrana particular, como no exemplo da glicose a 5% que é isosmolar, mas hipotônica . A definição realmente não acrescenta muito mais do que poderia ser alcançado pelos termos hipo e hiperosmolaridade. Obviamente, a referência à osmolalidade plasmática real significa que essa definição é efetivamente igual à definição do "teste de hemácias", embora obscureça o fato de que a tonicidade se refere à membrana celular.

Observe que a tonicidade é definida de várias maneiras, mas nem todas têm exatamente o mesmo significado. Isso é confuso. A definição baseada na tonicidade como osmolalidade efetiva é a melhor.

  • Osmolalidade efetiva - A melhor definição, pois representa os solutos do permeante e é quantitativa.
  • O teste de hemácias - Uma definição qualitativa prática que enfatiza o requisito de que a tonicidade é definida em referência a uma membrana.
  • Comparação com a osmolalidade do plasma - Não leva em consideração os solutos do permeante e não é quantitativo.

Um último ponto aqui com relação ao significado do termo & pressão quotosmótica & quot.

Considere novamente o experimento do tubo em U, mas com água pura de um lado e uma solução de teste de osmolalidade desconhecida do outro lado de uma membrana semipermeável que é permeável apenas à água. A água se moverá para a solução de teste. O que aconteceria se mais quantidades da solução de teste fossem adicionadas antes que qualquer movimento de água tivesse ocorrido? Uma situação de equilíbrio seria alcançada na qual a pressão hidrostática (isto é, diferença nas alturas do fluido nos dois membros do tubo em U) no lado da solução de teste da membrana equilibraria a tendência osmótica da água para se mover através da membrana para o teste solução.

Neste ponto de equilíbrio, a pressão hidrostática é uma medida da tendência osmótica na solução de teste: na verdade, a pressão hidrostática oposta necessária para equilibrar as forças osmóticas é geralmente referida como pressão osmótica.

Haveria dificuldades práticas em realizar este experimento com fluidos corporais como solução de teste, pois a pressão osmótica a ser medida é superior a 7 atmosferas e um tubo em U de membros extremamente longos seria necessário! Alternativamente, a pressão pode ser fornecida a partir de um pistão ou uma fonte de gás comprimido em vez de uma coluna de fluido.


Osmose: Osmolaridade, Pressão Osmótica e Tonicidade

Prática: Um estudante de graduação brincando no laboratório combina 1 litro de água pura, 150 mmols de glicose e 150 mmols de KCl. Supondo a dissociação completa, qual das alternativas a seguir é a osmolaridade da solução resultante?

Prática: O filtrado dentro do néfron (parte do rim) tem osmolaridade de 500 mOsM. O fluido fora do néfron tem osmolaridade de 750 mOsM. Qual das alternativas a seguir descreve o fluido dentro do néfron em relação ao fluido fora do néfron.

Prática: O filtrado dentro do néfron (parte do rim) tem osmolaridade de 500 mOsM. O fluido fora do néfron tem osmolaridade de 750 mOsM. Suponha que a água pode se mover entre os compartimentos, mas o soluto não. Qual compartimento está hipertônico e o que acontecerá com o volume desse compartimento?

Prática: O citosol dos glóbulos vermelhos é de aproximadamente 300 mOsM, principalmente de NaCl. Você coloca o RBC em uma solução extracelular de sacarose 600 mM. As membranas de RBC não são permeáveis ​​a NaCl ou sacarose. Circule a resposta.

uma. Qual solução é hiperosmótica? (Citosol / Solução Extracelular)

b. Qual solução tem maior pressão osmótica? (Citosol / Solução Extracelular)

c. Em que direção a água se moverá? (Em direção ao citosol / à solução extracelular)


Isosmótico nem sempre é isotônico: a versão de cinco minutos

Endereço para solicitações de reimpressão e outras correspondências: D. U. Silverthorn, Departamento de Educação Médica, Dell Medical School, Univ. do Texas em Austin, 1501 Red River St., Austin, TX 78712 (e-mail: [e-mail & # 160 protegido]).

qual é a diferença entre osmolaridade e tonicidade? Recentemente, fui incumbido de explicar isso em 5 minutos na reunião anual de 2016 da Human Anatomy and Physiology Society (HAPS). A conferência HAPS agora destaca uma nova sessão de apresentação chamada Synapse, que é executada no estilo PechaKucha (4) com avanço automático dos slides. O tema deste ano foi “Você pensou que conhecia X, mas realmente. . . ”. Enquanto trabalhava em minha palestra, percebi que muitas vezes tentamos ensinar esse assunto complicado sem colocá-lo em um contexto memorável. Portanto, aqui está a versão de 5 minutos explicando por que isosmótico nem sempre é isotônico. Os slides do PowerPoint estão disponíveis como material suplementar no Avanços na educação em fisiologia site e anexado a este artigo da Illuminations.

Diapositivo 1.

Omolaridade não é o mesmo que tonicidade. Ambos os termos descrevem soluções, mas a semelhança termina aí. Osmolaridade é a concentração expressa em unidades de soluto / volume. Pode ser medido em uma máquina chamada osmômetro e possui unidades, geralmente osmoles ou miliosmoles por litro (a osmolalidade é expressa em quilogramas de água em vez de litros).

Slide 2.

Tonicidade é um termo comportamental. Ele descreve o que uma solução faria ao volume de uma célula em equilíbrio se a célula fosse colocada na solução. Uma célula colocada em uma solução hipotônica ganhará volume e inchará. Uma célula colocada em uma solução hipertônica perderá volume e encolherá. A tonicidade não pode ser medida em um osmômetro e não tem unidades. Diz qual o efeito que uma solução tem sobre uma célula e depende tanto da osmolaridade da solução quanto se os solutos da solução podem ou não entrar na célula (ou seja, eles estão penetrando?).

Slide 3.

Por que nos preocupamos com a diferença entre osmolaridade e tonicidade? Nós nos importamos porque entender a tonicidade é a base para a fluidoterapia intravenosa (iv), e administrar a solução iv errada aos pacientes pode prejudicá-los ou até mesmo matá-los. Infelizmente, muitos recursos de fácil acesso que tentam explicar a osmolaridade e a tonicidade estão errados ou são tão vagos que criam mal-entendidos. Vejamos alguns exemplos.

Slide 4

“A tonicidade é a concentração relativa de soluções que determinam a direção e a extensão da difusão” (5).

“Tonicidade:. . . está relacionado ao número de partículas encontradas na solução. A osmolaridade é mais frequentemente usada quando se refere ao sangue, e a tonicidade é mais frequentemente usada quando se refere ao fluido iv, mas os termos podem ser usados ​​indistintamente ”(1).

“Solução isotônica: solução que possui a mesma concentração de sal das células e do sangue” (2).

“Quando dois ambientes são isotônicos, a concentração molar total de solutos dissolvidos é a mesma em ambos” (3).

Slide 5.

Vejamos a osmolaridade e a tonicidade de duas das soluções iv mais comumente usadas: solução salina normal (ou NaCl a 0,9%) e D-5-W [ou dextrose a 5% (glicose)] em água. Se medirmos suas concentrações em um osmômetro, descobriremos que ambos são 278 mOsmol / l, portanto, são isosmóticos.

Mas se os administrarmos a uma pessoa por infusão intravenosa, descobriremos que a solução salina normal é isotônica porque o NaCl não entra nas células, enquanto o D-5-W é hipotônico porque a glicose entra nas células. Aqui está um exemplo importante de quando isosmótico não é isotônico.

Slide 6

Como você pode explicar essa diferença de tonicidade para os alunos? Uma maneira é fazer com que eles se lembrem da homeostase da glicose no sangue. Se você administrar a alguém uma solução iv de glicose, como D-5-W, com o tempo toda a glicose que você administrou irá para as células. À medida que a glicose entra nas células, o movimento do soluto do fluido extracelular para dentro das células faz com que a água seja seguida por osmose. A célula ganha volume, então a solução é hipotônica.

Mas a história não para por aí. A glicose dentro da célula é metabolizada pela respiração aeróbica com os produtos finais do CO2 e água. Portanto, o resultado final de dar uma solução D-5-W é o mesmo que dar água pura à pessoa.

Slide 7

Conclusão: soluções isosmóticas nem sempre são isotônicas. As soluções hiperosmóticas nem sempre são hipertônicas. Mas as soluções hiposmóticas são sempre hipotônicas.

A resposta a essa rápida apresentação de osmolaridade e tonicidade foi extremamente positiva. Também trouxe algumas questões que requerem esclarecimentos adicionais.

A tonicidade de uma solução é sempre a mesma? Não, depende de qual célula você está comparando com a solução. Uma solução isosmótica de sacarose será isotônica para uma célula de mamífero porque os mamíferos não têm transportadores para a sacarose, e a sacarose não pode entrar na célula. Por outro lado, as células vegetais têm transportadores de sacarose, então uma solução isosmótica de sacarose será hipotônica para a célula vegetal.

O que determina a tonicidade de uma solução? A tonicidade é determinada comparando a concentração de solutos não penetrantes, aqueles que não podem entrar na célula, na solução com a concentração da célula. Se a solução tiver uma concentração mais baixa de solutos não penetrantes do que a célula, haverá movimento líquido de água para dentro da célula em equilíbrio e a solução ficará hipotônica. Uma solução de dextrose a 5% tem zero solutos não penetrantes e, portanto, é hipotônica.

Como pode uma solução hiperosmótica ser hipotônica? A tonicidade depende apenas da concentração de solutos não penetrantes, então qualquer solução de glicose pura será hipotônica, não importa qual seja sua osmolaridade, e a tonicidade descreve apenas a mudança no volume celular no equilíbrio. A água atravessa as membranas celulares mais rápido do que os solutos, portanto, uma célula colocada em uma solução hiperosmótica, mas hipotônica de dextrose a 10%, perderá inicialmente o volume à medida que a água sai e, em seguida, começa a recuperar o volume à medida que a glicose é transportada para a célula e a água segue por osmose. Usando a regra dos solutos não penetrantes, no equilíbrio a célula terá ganho volume e a solução de dextrose a 10% é hipotônica.

Usando a apresentação.

Ainda não experimentei esse estilo de apresentação PechaKucha em minhas aulas, embora tenha usado muitos dos slides da apresentação em minhas aulas. A novidade nessa abordagem é unir os conceitos de soluções hipotônicas de glicose, homeostase da glicose no sangue e metabolismo da glicose. Os alunos geralmente não têm problemas com os dois últimos conceitos, por isso, espero que, ao ligá-los aos fluidos iv, isso ajude os alunos a expandir sua compreensão sobre osmolaridade e tonicidade, além do encolhimento e inchaço dos glóbulos vermelhos.

Neste outono, pretendo adicionar a apresentação ao meu ensino em sala de aula. Espero que meus alunos leiam e façam um teste de leitura pré-classe antes de vir para a aula, então será fácil verificar sua compreensão usando um sistema de resposta em sala de aula. Tenho esperança de que suas respostas sejam semelhantes às de um estudante de graduação em enfermagem na reunião do HAPS que me disse: “Isso deixou tão claro! Eu realmente nunca entendi a tonicidade antes. ”


Grandes mecanismos de fluxo de informações em sistemas celulares em resposta a sinais de estresse ambiental por meio de identificação de sistema e mineração de dados

Bor-Sen Chen, Cheng-Wei Li, em Big Mechanisms in Systems Biology, 2017

O mecanismo de proteção específico em resposta ao sinal de estresse osmótico do sorbitol

Em alta osmolaridade, dois ramos da via HOG, o ramo SHO1 e o ramo SLN1, são observados para detectar mudanças osmóticas e fazer ajustes internos rapidamente. Na Fig. 6.10, o estresse osmótico de sorbitol mostra ter muito mais interações mútuas e loops feedforward na via HOG do que o estresse hipoosmótico (Fig. 6.9). As conexões podem tornar as vias mais rápidas e robustas (agindo contra o ruído externo) em resposta ao estresse osmótico do sorbitol.

De acordo com a Tabela 6.2B, as novas proteínas encontradas são as 12 proteínas (destacadas pela cor cinza) que interagem com um número significativo (& gt5) de proteínas pré-selecionadas. As 12 proteínas são agrupadas e serão discutidas nos parágrafos seguintes com base na pesquisa mostrada na Tabela 6.2B.

Duas proteínas, a saber WSC3 e SPA2, são as novas proteínas encontradas que são conhecidas como membros da via de integridade da parede celular. WSC3 está envolvido na manutenção da integridade da parede celular [82], enquanto SPA2 atua como uma proteína-esqueleto para MKK1 e MPK1 [64]. Além disso, BEM4 está provavelmente envolvido na via de sinalização mediadora de RHO1 [78]. BEM4 é funcionalmente relevante para RHO1 e deve desempenhar um novo papel na via de sinalização mediada por RHO1. Um possível papel de BEM4 é atuar como acompanhante na estabilização ou dobragem do RHO1. De acordo com a via de integridade da parede celular mostrada na Fig. 6.10, sugerimos que RHO1, PKC1, e SLT2 pode desempenhar papéis importantes na via de integridade da parede celular inativa sob estresse osmótico de sorbitol.

Na via de resposta a feromônios, quatro proteínas, incluindo GPA1, SST2, FAR1, e GIC2, são as novas proteínas encontradas, conforme mostrado na Tabela 6.2B. GIC2, cuja função ainda é desconhecida, pode interagir com CDC42e, portanto, GIC2 é agrupado com a via de resposta a feromônios e o ramo SHO1 da via HOG [79]. GPA1, um Gα subunidade, esteve envolvida na mediação da via de resposta a feromônios [64,80]. SST2 é necessário para prevenir a sinalização independente do receptor da via de resposta ao feromônio [81]. Além disso, Far1 é um mediador de parada do ciclo celular [76].

No ramo SLN1 da via HOG, SKN7 e NBP2 são novas proteínas encontradas que participam desta importante via sob o estresse osmótico do sorbitol. Foi comprovado que SLN1-YPD1-SKN7 atua como um sistema de fosforelay que ativa a via HOG até que a levedura sofra de encolhimento celular (Fig. 6.10) [37,64]. Além disso, SKN7 parece ter diferentes funções, como atuar como um fator de transcrição ou uma proteína em sistemas de sinalização, não apenas mediando diferentes tensões, mas também ligando a via de integridade da parede celular à via de HOG mediada pela interação direta com RHO1 (Fig. 6.7). Durante a adaptação da levedura, NBP2 está previsto para atuar como um adaptador, recrutando PTC1 para o complexo PBS2-HOG1 no PTC1 inativação de HOG1. Sugerimos que a via HOG ativada sob estresse osmótico de sorbitol é devido ao complexo NBP2-PBS2 não ligado que resulta em HOG1 que não pode ser inativado por PTC1 [75] .

No SHO1 ramo da via HOG, as novas proteínas encontradas OCH1, SKM1e RGA1 são provavelmente importantes em resposta à alta osmolaridade. O promotor de OCH1, que codifica uma manosiltransferase, responde à presença de SLN1, e KSS1 é ativado pela mutação de OCH1 [64]. Portanto, sugerimos que OCH1 participa do ramo SHO1 da via HOG sob estresse osmótico de sorbitol. SKM1, que é semelhante a STE20 e CLA4, é provavelmente um efetor downstream de CDC42, mas a função de SKM1 ainda não está claro [37]. De acordo com [92], CDC42 pode promover a fosforilação de GIC2 recrutando STE20 e SKM1. Portanto, sugerimos que SKM1 é um membro do ramo SHO1 da via HOG sob estresse osmótico de sorbitol. RGA1 é sugerido como um link entre CDC42 e componentes da via do feromônio [83] (Fig. 6.7). Embora as 12 novas proteínas encontradas sejam provavelmente importantes em resposta ao estresse osmótico do sorbitol, a maioria delas, como BEM4, GIC2, FAR1, OCH1, SKM1, e RGA1, são funcionalmente obscuros e provavelmente até participam de vários caminhos com funções complicadas. Podemos apenas inferir alguns possíveis mecanismos de proteção de acordo com estudos anteriores e estes resultados.


Guia para fluidos intravenosos

Esta página é dedicada a fornecer um recurso abrangente que cobre o tópico de fluidos intravenosos que são comumente usados ​​na medicina. Um tópico relacionado, mas distinto, é a página dedicada ao gerenciamento de eletrólitos.

Ter um guia importante para cobrir o tópico de fluidos IV pode ser importante (fonte)

COMPARTIMENTOS DE FLUIDO NO CORPO

Antes de discutir fluidos IV específicos, é importante experimentar e avaliar os diferentes compartimentos dentro do corpo que armazenam fluidos. O ponto inicial de ramificação é discutir fluidos intracelulares vs. extracelulares.

Esta figura fornece uma visão geral de onde o fluido no corpo é armazenado (fonte)

Fluido intracelular (ICF):

dois terços) da água corporal total está presente nas células. O principal cátion da ICF é o potássio (K +).

Fluido extracelular (ECF):

Uma parte significativa do fluido corporal está presente fora das células. O principal cátion do ECF é o sódio (Na +). O líquido do LEC pode ser intravascular ou intersticial. Oncotic pressure and hydrostatic pressure dictate the movement of fluid between these two ECF spaces.

Interstitial ECF:

80% of the ECF is present in the interstitial spaces of the patient.

Intravascular ECF:

20%of the ECF is intravascular (in the plasma of the patient).

    The veins conter

DEFINING TERMS: OSMOLARITY, OSMOLALITY, & TONICITY

Often when discussing the topic of IV fluids the terms tonicity, osmolarity, and osmolality can become confusing! They are each defined clearly below:

This term refers to the measure of the solute concentration per unit VOLUME of solvent.

This term refers to the measure of the solute concentration per unit MASS of the solvent.

This term is the measure of the osmotic pressure gradient between two solutions. Unlike osmolarity IT IS ONLY INFLUENCED BY SOLUTES THAT CANNOT CROSS THE SEMIPERMEABLE MEMBRANE BETWEEN THE SOLUTIONS. It is for this reason that you can have two solutions that have the same osmolarity (iso-osmolar) but have different tonicities (they are not isotonic because of the nature of the solutes they contain).

A perfect example of a solute that will not contribute to the tonicity is dextrose because it can so easily penetrate cell walls and move between fluid compartments of the body. It is for this reason that 5% dextrose in water, when infused, is iso-osmolar with body fluid compartments (

300 mOsm/L) but is also hypotonic.

Uréia is another example of a solute that does not contribute to tonicity.


A Comparative Study of Osmolarity Vs. Osmolality Vs. Tonicidade

There is a lot of confusion between the terms osmolarity, osmolality, and tonicity, which are incorrectly interchanged. This ScienceStruck post explains these terms by telling you the differences between them along with examples, and how to calculate them.

There is a lot of confusion between the terms osmolarity, osmolality, and tonicity, which are incorrectly interchanged. This ScienceStruck post explains these terms by telling you the differences between them along with examples, and how to calculate them.

Você sabia?

The terms osmolarity and osmolality can be freely interchanged when dealing with human physiology. The former deals with 1 liter of solution, while the latter involves 1 kilogram of solvent. In the human body, this ‘solution’ is plasma which, being dilute, is almost similar to water, which is the ‘solvent’. Also, 1 liter of water weighs 1 kilogram.

When two solutions of different concentrations are separated by a semipermeable membrane, then the solvent molecules pass from the dilute solution to the concentrated one across the membrane. This happens until both the solutions are of equal concentrations. This process is called osmosis, and examples of membranes across which it can occur are lipid bilayers, polyamide membranes, and even plasma membranes of human cells.

When it occurs in human cells, osmosis can have important repercussions. It can cause red blood cells to swell and burst, called hemolysis, or in other cases, cause them to shrink and contract. However, the human body is equipped with a range of inbuilt mechanisms to prevent such mishaps, and maintain osmotic stability called homeostasis.

To maintain such stability, the body uses a phenomenon called osmotic pressure. It is the minimum pressure that must be applied to prevent the flow of solvent across a semipermeable membrane. Basically, it means that a solution with high osmotic pressure will attract more solvent towards it. This term can be better explained using the concepts of osmolarity and osmolality, which deal with the number of solute particles, while tonicity helps us to understand the effect of such solutes on cells. The difference between osmolarity, osmolality, and tonicity are further explained below.

Osmolaridade

Osmolarity is a method used to depict the concentration of an osmotic solution. It is defined as the number of osmoles of a solute in one liter of solution. The term ‘osmoles’ represents the number of particles of solute in the solution. These particles may be molecules or ions, depending on whether the solution dissociates or not.

In general, the formula of osmolarity for a solution with one type of solute is:

Osmolaridade = Number of moles in one liter × Number of osmotically active particles per mole

For example, the osmolarity of 1 mole of NaCl is 2 osmoles per liter. This is because NaCl splits up into two ions, Na+ and Cl-, which are its osmoles. The osmolarity of 1 mole of glucose is 1 osmole per liter, because glucose being non-ionic does not split, and thus, 1 mole represents only 1 osmole.

Osmolarity is a colligative property, which means that it depends on the number of particles dissolved in solution, and not their weight. Since the volume occupied by both the solute particles and the solvent in solution changes with change in temperature, the osmolarity can be difficult to determine. Its unit is osmol/L or Osm/L.

Based on their osmolarity, solutions can be divided into:

Hyperosmotic: A solution that has a higher number of osmoles per liter than another is said to be hyperosmotic to it.

Hyposmotic: A solution that has a lower number of osmoles per liter than another is said to be hyposmotic to it.

Isosmotic: Two solutions that have the same number of osmoles per liter are said to be isosmotic to each other.

Osmolality

Osmolality is used to display the concentration of an osmotic solution based on the number of particles, with respect to the weight of the solvent. More specifically, it is the number of osmoles in each kilogram of solvent. Thus, it shows the variation between the solute and solvent in a better fashion.

Since the weight of the solvent does not change with temperature, osmolality is preferred over osmolarity in clinical applications, and also because the patient’s fluid volume is more difficult to determine than his weight.

The unit of osmolality is osmol/kg or Osm/kg. Since human blood plasma contains an excess of sodium ions, its osmolality formula is:

Plasma Osmolality * = 2 × sodium level
* When glucose level is in control.

While calculating osmolality, only the weight of the solvent is considered, while in osmolarity, the volume of both the solute and the solvent are taken into account. This is why the value of the latter is slightly lesser than the former. The body fluids are mostly composed of water, and the weight of one liter of water is roughly equal to one kilogram. Therefore, the terms osmolarity and osmolality are freely interchanged in human physiology. The osmolarity and osmolarity of human body fluids is in the range of 270 to 300 mOsm/L or mOsm/kg, respectively.

Tonicidade

Tonicity is the osmolality of a solution with reference to a semipermeable membrane. It is the concentration of those solute particles, which cannot pass through, i.e., are impermeable to a given membrane. Thus, tonicity not only depends on the properties of the solute, but it also depends on the properties of the membrane in question. Tonicity is also defined as the relative concentration of a solution outside a cell with respect to the concentration inside it.

When a solution contains a mixture of permeable and impermeable solutes, then tonicity deals with only those solutes that do not pass through the membrane, while the rest that pass through are not considered. Since impermeable sodium ions are the major osmoles in an extracellular fluid, tonicity is effectively equal to the osmolality of all body cells.

Unlike osmolarity or osmolality, tonicity does not have any units. It is calculated by the formula:

Fluid Tonicity = 2 × sodium level of plasma

Depending on their tonicity, solutions are of three types:

Hypertonic: When the tonicity of the solution outside the membrane is higher than that of the solution inside, the solution is hypertonic. A cell placed in a hypertonic medium will lose water across its plasma membrane and shrink.

Hypotonic: When the tonicity of the solution outside the membrane is lesser than that inside, the solution is hypotonic. A cell placed in a hypotonic medium will gain water across its plasma membrane and swell up, causing it to burst.

Isotonic: When the tonicity of both solutions is equal to each other, the solutions are said to be isotonic. Cells placed in an isotonic medium will not be damaged in any way.

While osmolarity includes both concentrations, i.e., that of the solutes which cross the membrane and those that don’t, tonicity is only restricted to those that don’t. So, if a solution contains only non-penetrating solutes, then a hyperosmotic solution will also be hypertonic, a hyposmotic one will be hypotonic, and an isosmotic one will be isotonic, with regard to a cell. However, this is not true in other cases.

For example, a solution of 150 mM (millimolar) NaCl will be isosmotic to a cell because its osmolarity is 300 mM, equal to that of body fluids. It is also isotonic because Na+ ions are impermeable to cell membranes. However, a solution of 300 mM urea, while being isosmotic, is not isotonic because urea can permeate the cell membrane.

To conclude, it can be said that while osmolarity and osmolality are concentrations of individual solutions, tonicity deals with the interaction between two solutions across a semipermeable membrane. Tonicity helps understand whether a cell exposed to osmotic pressure will swell, shrink, or remain of the same size.

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When the osmotic pressure of the solution outside the blood cells higher than the osmotic pressure inside the red blood cells, the solution is hypertonic. The water inside the blood cells exits the cells in an attempt to equalize the osmotic pressure, causing the cells to shrink or create.

When the osmotic pressure outside the red blood cells is the same as the pressure inside the cells, the solution is isotonic with respect to the cytoplasm. This is the usual condition of red blood cells in plasma.


Assista o vídeo: Tonicidade e osmolaridade (Agosto 2022).