Osmose og filtration

Osmose og filtration
Dias 1
TRANSPORTTYPER
OVERSIGT
DIFFUSION
AKTIV TRANSPORT
Simpel
Faciliteret
Primær
Sekundær
Kanaler Carrier
porer
Pumper Symporter Antiporter
Dias 2
OSMOSE
INITIELT
LIGEVÆGT
J w
J s
Dias 3
OSMOSE
∆p
Dias 4
∆π
SEMIPERMEABEL
MEMBRAN
J osm
∆p
J filt
• En semipermeabel
membran tillader kun
vand at passere.
• Diffusion af stoffet og
af vand, der normalt
forløber samtidigt, kan
nu adskilles.
• Ved ligevægt er J v =0
∆p = ∆π = RT . ∆C

Dias 5
Osmolære koncentrationer
I udregning af ∆π bruges
osmolære koncentrationer.
Der er forskel på
iso-osmotisk
og iso-tonisk
150 mM NaCl
150 mM KCl
Dias 6
OSMOSE vs. DIFFUSION
membran
J osm
pore
p
J D
• I bilag er er J osm osm
=J D af af
vand. Når J osm osm
>J D kan
det evt. skyldes porer.
• Hvis poren er er selektiv
for opløsningsmidlet
(H 2 O) skabes en
hydrostatisk trykgradient
gennem
poren, der virker som
en øget drivkraft på
vandet.
Dias 7
FILTRATION og OSMOSE
J Filt = -L p. ∆p J osm = L
.
pD ∆π J V = L .
p (∆p -∆π)
p 1 < p 2
π 1 < π 2
p 1 < p 2
π 1 < π 2
∆π = 0
∆p = 0 ∆π = 0
∆p = 0
Dias 8
KAPILÆRETS VÆSKEBALANCE
[kPa]
filtration
4 ∆p a
absorption
4
∆p v
3
3
∆π
2
∆p v
2
4
∆π
art ven V.
3
2

Dias 9
Kapillæret - et eksempel
Figuren viser en skitse af et kapillær med angivelse af
hydrostatiske og osmotiske tryk. L p = 2⋅10 -12 m 2 skg -1
[kPa]
filtration
4 ∆p a
absorption
2.6
∆π
∆p v
2 4.6 2.6 kPa
0.6 kPa
A. Beregn nettofluxen over kapillæret.
Er der nettofitration eller absorption?
B. Hvor på kapillæret er filtrationen
netop lig med absorptionen?
A. Det transmurale tryk varierer fra 4
til 2 kPa og er i gennemsnit 3 kPa.
∆π er 2.6 kPa. Der er derfor en nettofiltration
på: J v = L p (∆p-∆π)= 8⋅10 -10
ms -1
B. ∆p varierer lineært som ∆p=4-2X
og ∆π=2.6. For ∆π= ∆p fås X=0,7
Dias 10
LIGVÆGT
NaCl > NaCl
NaCl = NaCl
∆π = 0
∆V= 0
NaCl > NaCl
sukker
NaCl = NaCl
sukker H 2 O
∆π=∆p = 0
∆V= 0
NaPr = NaCl
∆π = 0
Na + + Cl - > Na + + Cl -
Pr - H 2 O ∆V= 0
r D = 1
Dias 11
DONNAN LIGEVÆGT
∆p=∆π=0
1. Cl - diffusion 2→1⇒V m
K + =C K + =C
Pr - =C Cl - =C
2. K + migration 2→1
∆p=∆π=RT(4 ∆C)
Pr -
K + =C K + =C K + =C+∆C K+ =C-∆C
Pr - =C
Cl - =∆C
Cl - =C -∆C Cl - =∆C Cl - =C-∆C
Dias 12
DONNAN LIGEVÆGT
KCl
K n Pr
∆p=∆π
KCl
π 1 V 2
V 1
π 2
F e F
K +
D
K + K +
Pr n- Cl - Cl -
Cl -
F D
F e

Dias 13
F F
K +
e D
Donnan ratio
Nernst potentiale
V 1
∼
µ = µ . o + RT . lnC + zFV
V 2 ∼
∆µ = 0 : ligevægt
V 1 -V 2 =-(RT/zF)ln(K 1 /K 2 )
=-(RT/zF)ln(Cl 1 /Cl 2 )
Cl -
F D F e
1 2
[K] 1 /[K] 2 =[Cl] 2 /[Cl] 1
r 1/z D =(C 1 /C 2 ) 1/z =konst.
Dias 14
DONNAN Eksempel
100 mM NaCl 100 mM NaCl
10 mM Na 8 Pr
83 mM NaCl 117 mM NaCl
10 mM Na 8 Pr
initielt
ligevægt
•1. •1. Massebevarelse: ΣV . C=konst.
. •2. •2. Elektroneutral: Σ− Σ− = Σ+ Σ+
•3. •3. Donnan ratio: Na Na 1 /Na 1 2 = 2 Cl Cl 2 /Cl 2 11
1. 1. Na Na 1 +Na 1 2 =280 2 ;; Cl Cl 1 +Cl 1 2 =200 2 2. 2. Na Na 1 =8Pr 1 + Cl Cl 1 ; 1 ; Na Na 2 = 2 Cl Cl 22
3. 3. Na Na 1 /Na 1 2 = 2 Cl Cl 2 /Cl 2 11
Fra 3 fås:
Na Na 1 /(280- 1 Na Na 1 )=(280- 1 Na Na 1) /(Na 1) 1 -80) 1 hvoraf:
Na Na 1 =163; 1 Na Na 2 =117; 2 Cl Cl 1 =83; 1 Cl Cl 2 =117 2 ∆π ∆π og og ∆V ∆V kan nu nu findes.
Dias 15
Ligevægtspotentiale
1. Er en ion i ligevægt?
Ja, hvis E eq = V m . Nej, hvis E eq ≠ V m
2. Beregn membranpotentialet
Hvis en ion er i ligevægt: E eq = V m
Fortegnskonvention: V m = V i - V u
V m = V i -V u
= -(RT/zF) ln(C i /C u )
− +
Dias 16
Ligevægtspotentialer Eksempel
ion Inde Ude E eq Ligevægt?
(mM) (mM) (mV)
Na + 13 130 +55 Nej
K + 110 2,5 -102 Nej
Cl - 3 114 -94 Ja

Dias 17
Dyrecellens volumenregulering
lav konc. af opløsning
udenfor og høj indenfor
cellen
svulmer
cellen
lyserer
osmotisk tryk
Dias 18
Planter, Bakterier, Protozoer
Osmose
p
Filtration
vakuole
Dias 19
VOLUMENREGULERING
P K >>P Na Na
K +
Na +
ADP+E
ATP
K +
Na +
Cl -
Dias 20
Diffusionspotentiale
+
[Makromol + ioner] i =[Makromol + ioner] o
(stor) (lille) (lille) (stor)
Volumen
regulering
Nogle celler kan regulere
deres indre osmolaritet for
at holde volumen konstant.
I lymfocytter der skrumper
falder pH i og det aktiverer
to membran antiportere.
Hos andre aktiveres
en Na-K-2Cl cotransporter.