Trasporto diffusionale e trasporto in massa di acqua

Presentazione sul tema: "Trasporto diffusionale e trasporto in massa di acqua"— Transcript della presentazione:

1 Trasporto diffusionale e trasporto in massa di acqua
Il potenziale chimico dell’acqua dipende sia dalla concentrazione sia dalla pressione idrostatica dell’acqua (La pressione idrostatica è la pressione esercitata da un liquido in tutte le direzioni sulle pareti del recipiente che lo contiene; ad esempio nei capillari è la pressione che il sangue esercita sulle pareti dei capillari sanguigni). Le molecole d’acqua, spinte da queste due forze, possono permeare in due differenti modi: ad una ad una con movimento diffusionale dovuto all’agitazione termica in massa, con trasferimento cioè di una massa di acqua o di soluzione (flusso in massa). Il flusso in massa di acqua determina una effetto di trascinamento sui soluti.

2 Trasporto diffusionale e trasporto in massa di acqua
Membrana plasmatica Il movimento di acqua attraverso la membrana plasmatica avviene attraverso un flusso diffusionale (flusso osmotico) spinto dal gradiente di concentrazione di acqua. In tal caso sono presenti canali dell’acqua con diametro dell’ordine dei pochi Å (3-4 Å) che consentono il passaggio delle molecole d’acqua ad una ad una con movimento diffusionale, oltre al passaggio più lento delle molecole d’acqua attraverso i fosfolipidi di membrana. H2O H2O acquaporina Il trasporto in massa si verifica, invece, a cavallo di epiteli di scambio come le pareti dei capillari sanguigni, dove i pori tra una cellula endoteliale e l’altra è sufficientemente ampio da consentirlo.

3 I capillari sono i siti di scambio tra il sangue e il liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto.

4 Capillari sanguigni e flusso in massa di acqua
I capillari sono i siti di scambio tra il sangue e il liquido interstiziale in cui sono immerse le cellule di un tessuto. Lamina basale

5 Tipi di capillari sanguigni
Capillari continui (presentano giunzioni permeabili) Capillari fenestrati (presentano ampi pori) Quando il sangue raggiunge i capillari si ha scambio di sostanze tra plasma e cellule attraverso le sottili pareti dei capillari. Il flusso di acqua e soluti avviene in risposta ad un gradiente di pressione idrostatica (flusso in massa).

6 Flusso di massa tra sangue e liquido interstiziale - Filtrazione
Nel capillare si distingue l’estremità arteriosa e l’estremità venosa. All’estremità arteriosa avviene una fuoriuscita di liquido (acqua, soluti e nutrienti) per filtrazione. All’estremità venosa avviene un’assunzione di liquido (acqua e metaboliti di rifiuto) sempre per movimento in massa di acqua e metaboliti disciolti.

7 Filtrazione Filtrazione: si definisce filtrazione il processo in cui la pressione idrostatica forza l’acqua ad attraversare una membrana dotata di ampi pori (nel caso dei capillari, la membrana è rappresentata dall’endotelio capillare) e le molecole di soluto possono essere trasportate insieme con l’acqua per effetto di trascinamento se loro dimensioni sono inferiori rispetto a quelle dei pori della membrana (nel caso dell’endotelio capillare i pori sono rappresentati dagli spazi tra cellule endoteliali).

8 Flusso di massa tra sangue e liquido interstiziale
Due forze principali determinano il movimento di liquidi attraverso l’endotelio dei capillari: la pressione idrostatica (pressione arteriosa, impressa dalla contrazione del cuore) del liquido all’interno del capillare spinge il liquido fuori dal capillare la pressione colloido-osmotica delle proteine all’interno dei capillari richiama liquido nei capillari stessi

9 Flusso di massa tra sangue e liquido interstiziale
la pressione colloido-osmotica La principale differenza nei soluti tra plasma e liquido interstiziale è rappresentata dalle proteine presenti nel plasma e assenti nel liquido interstiziale, in quanto non passano attraverso l’endotelio capillare. Infatti, la parete dei capillari permette il libero passaggio dell'acqua e di piccole molecole, ma non lascia passare in quantità significative le proteine plasmatiche per cui queste si trovano nel plasma in forte concentrazione. L’endotelio, si comporta, pertanto, come una membrana impermeabile alle proteine plasmatiche che esercitano una pressione osmotica (chiamata pressione oncotica) pari a circa 25 mmHg. Pressione (mmHg) 32 mmHg 25 mmHg 15 mmHg

10 Flusso di massa tra sangue e liquido interstiziale
La pressione idrostatica è di 32 mmHg all’estremità arteriosa del capillare e scende (a causa della perdita di energia determinata dall’attrito) verso un minimo di 15 mm Hg all’estremità venosa del capillare. La pressione colloidosmotica ha un valore costante di 25 mm Hg. Pertanto, all’estremità arteriosa la pressione idrosatica è maggiore di quella colloidosmotica e si ha una filtrazione netta di liquido fuori dal capillare; all’estremità venosa, invece, la pressione idrostatica è inferiore di quella colloidosmotica e si verifica un riassorbimento netto.

11 Filtrazione nei capillari
Pressione netta di filtrazione: pressione idrostatica + pressione colloidoosmotica PN = ΔP - Δπ (Legge di Starling)

12 Filtrazione nei capillari
Pressione netta di filtrazione: pressione idrostatica + pressione colloidoosmotica PN = ΔP - Δπ

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14 Filtrazione glomerulare a livello renale
Un altro esempio di trasporto in massa di acqua e filtrazione è rappresentato dalla filtrazione glomerulare che avviene a livello renale con la formazione dell’urina primaria.

15 Rene

16 Tubulo renale I capillari del glomerulo sono contenuti in una specie di calice detto capsula di Bowman. Da questa capsula si diparte il tubulo renale, diviso in tubulo prossimale, ansa di Henle e tubulo distale, che sbocca nel tubulo collettore.

17 Filtrazione glomerulare

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19 L’ultrafiltrato passa dalla capsula del Bowman nei vari segmenti del tubulo, dove subisce sia una riduzione di volume che una modificazione della composizione. Il risultato di questa operazione è l’urina, il cui volume giornaliero è solitamente inferiore all’1% dell’ultrafiltrato e contiene soluti in quantità assai diversa da questo.

20 Capsula di Bowman 1) La capsula di Bowman è una struttura sferica cava a fondo cieco, che avvolge il glomerulo per raccogliere il filtrato. Nell'insieme il glomerulo renale e la capsula del Bowman costituiscono il corpuscolo renale, noto anche come corpuscolo del Malpinghi o malpighiano. 2) Nella capsula glomerulare si distinguono un fo­glietto esterno (o parietale) e un foglietto interno (o viscerale) separati da uno spazio capsulare (o camera glomerulare) che raccoglie l’ultrafiltrato.

21 Capsula di Bowman 3) Il foglietto parietale è rappresentato da un epitelio pavimentoso semplice il quale poggia esternamente su una lamina basale abbastanza spessa e talvolta strati­ficata che lo separa dallo stroma circostante; la superficie cellulare interna, lievemente sporgen­te, delimita la camera glomerulare (o spazio capsulare). Le cellule epiteliali, a contorno poligo­nale, non presentano caratteri particolari. 4) Il foglietto viscerale, in continuazione con il foglietto parietale in corrispondenza del polo vascolare del corpuscolo, è costituito da uno strato di cellule epiteliali specializzate, i podociti, che da un lato delimitano lo spazio capsulare e dall’al­tro si addossano ai capillari glomerulari modellandosi alle varie anse da essi descritte.

22 Membrana di filtrazione a livello della capsula di Bowman
L’ultrafiltrato glomerulare passa attraverso tre strati prima di entrare nella capsula del Bowman (endotelio capillare; membrana basale glomerulare e strato dei podociti). Il filtro glomerulare possiede una capacità selettiva molto elevata verso le dimensioni delle molecole di cui permette il passaggio. Il filtro glomerulare è pressoché completamente impermeabile alle proteine plasmatiche. Il peso molecolare della più piccola proteina plasmatica, l’albumina, è di D e il suo dimetro è di 6 nm. I porti pertanto hanno un diametro inferiore a tale soglia. Lume del capillare Lume della Capsula di Bowman

23 Filtrazione glomerulare
Il processo di ultrafiltrazione glomerulare avviene, mediante un “sistema di pressioni”, ovvero tra forze che lo favoriscono e quelle che lo ostacolano (Legge di Starlig).

24 Dinamica della filtrazione glomerulare
Il processo di ultrafiltrazione glomerulare avviene, mediante un “sistema di pressioni”, ovvero tra forze che lo favoriscono e quelle che lo ostacolano (Legge di Starlig). Le forze in gioco sono: Pressione idrostatica dei capillari glomerulari. È la pressione ematica all’interno dei capillari glomerulari. Essa favorisce la filtrazione attraverso la membrana glomerulare. Nell’uomo circa 60 mmHg. Pressione colloidosmotica dei capillari glomerulari. Si oppone alla filtrazione. La pressione colloidosmotica media nei capillari glomerulari è intorno a 30 mmHg. Pressione idrostatica della capsula del Bowman. Si oppone alla filtrazione glomerulare ed è determinata dalla presenza dell’ultrafiltrato. Si aggira intorno a 15 mmHg.

25 Pressione netta di filtrazione
La pressione di filtrazione netta, ossia la pressione netta che spinge il liquido attraverso la membrana glomerulare, è pari alla pressione idrostatica glomerulare (PH) meno la somma della pressione colloidosmotica glomerulare (P) e della pressione idrostatica capsulare (Pfluid): PFN = PH – (P+ Pfluid) Esempio di calcolo della PNF: PFN = PH – (P + Pfluid) = 55 – ( ) = 10 mmHg La normale pressione di filtrazione è, quindi, di circa 10 mmHg.