Clase Practica 2 Kenya Gil S

 

Gil Santacruz Kenya Yamileth Clase Práctica No.2

Fenómenos de Transporte en Biosistemas 

Tema 1. Procesos de transporte en sistemas biológicos 1)  Una membrana tiene agua pura de un lado y una solución de proteína del otro lado. La membrana presenta poros equivalentes en tamaño a una molécula esférica con peso molecular (PM) de 100,000 g/mol. La solución de proteína consiste de albúmina (40 g/L, PM= 69,000), globulinas (70 g/L, PM= 150,000) y fibrinógeno (60 g/L, PM= 340,000).  Asumiendo que que las proteínas proteínas forman una una solución ideal: a)  ¿Calcule la presión osmótica de la solución de proteína?

R. Formula  = M. R. T yo π=  Presión Osomatica π

M = Concentración en un mol R = Constante de gas universal T = Temperatura de e scala absoluta i = Factor de vvan´t an´t Hoff Datos

/  = 5,7 /

globulinas

PM = 150,000 L solución = 70 g/L Fi bri nógeno

6/  = 34,

PM = 340,000g L solución = 60g/L  A l b u m i n a

4/   69,

Pm = 69,000 L solución = 40 g/L| π

 = ( 4.66x10-4

4.66x10-4

1.76x10-4 

5.79x10-4 

 )(298k) = 0.01571570196 atm   ) (0.082  + 5.79x10    

-4

T = 25°C = 298K

R = 0.082atm b)  ¿Cuál pudiera ser la presión p resión osmótica de la solución de p proteína roteína si la membrana fuese completamente impermeable a las proteínas?  + 5.79x10-4   1.76X10-4 π  = ( 4.66x10-4 ) (0.082 )(298k) = 0.02988149906 atm

 

  

 

 

2)  ¿Expliqué por qué la presión osmótica es basada en la concentración molar del soluto y no en la concentración másica? R. La osmosis es el equilibrio del cuerpo que depende del d el soluto, debido a que el soluto es fluido que gestiona los minerales, proteínas, enzimas etc. Por lo tanto, la cantidad debe ser equitativa desde el exterior de la celula, de no ser así se obtenida como resultado una Apoptosis (Muerte celular)

 

3)  Usted desea concentrar una solución que contiene un polipéptido de moderado peso molecular por filtración a presión a través de una membrana. La concentración de soluto del lado de alimentación de la membrana es 0.1M y la temperatura es de 25 oC. La presión aplicada del lado de la alimentación de la membrana es 6 atm y la presión sobre el lado opuesto de la membrana es la atmosférica. a)  Si el polipéptido es completamente rechazado por la membrana, ¿Cuál es la caída de presión p resión “efectiva” a través a través de la membrana? Po-Patm = 6 atm – 1 atm = 5atm b)  Si la conductancia hidráulica de la membrana es 3 ml/h m2 mmHg, ¿Cuál es la velocidad de filtración? Asuma que la membrana tiene un área de superficie total de 1 m2, R= 0.082 L atm/mol K Datos CS = 0.1 M T = 25°C Po= 6 atm Patm= 1 atm Lp =3 ml/h m2 mmHg Q = ¿? S = 1 m2 R= 0.082 L atm/mol Formula Q=LpS∆P   Q=LpS∆P Q = LpS∆P LpS∆P =  = LpS(Po-Patm) = LpS(6 atm– atm–1atm) 2 2 Q = (3 ml/h m mmHg)( 1 m )(5 atm)(760mmHg/1atm) Q = 3 ml/h (1)(5)(760) Q = 11,400 ml/h

4)  Las siguientes velocidades de flujo de agua purificada fueron reportadas para unas series particulares de membranas de ultrafiltración ultrafiltración Peso molecular nominal Cutoff Flujo de agua purificada (ml/min cm2 a (NMWCO) 10000 30000 100000

50 psi) 0.90 3.00 8.00

De estos datos: a)  Calcule la conductancia hidráulica para cada caso (Lp). Asuma que las membranas tienen similar porosidad y espesor. 1 psi ---- 51.71 mmHg 50 psi ---- X X = 2,585.5 mmHg Formula Q=LpS∆P   Q=LpS∆P Q=LpS∆P   Q=LpS∆P Lp =

  ∆

 

 = 1/Lp =(.9 l/ ) = 2,872.78 mmHg min cm2 ml ∆ ,55.5 Hg  = 1/Lp =(3. l/ ) = 861.833 mmHg min cm2 ml ∆ ,55.5 Hg  = 1/Lp =(. l/ ) = 357.3125 mmHg min cm2 ml ∆ ,55.5 Hg -1

/

-1

/

-1

/

b)  Existe alguna relación entre el valor de Lp y los valores de NMWCO. Base su análisis sobre la ecuación

Q=LpS∆P  Q=LpS∆P 

  ^2∆

Lp =

( ) 8µₘ = S∆PQ   ^2 = Q 8µ ∆P 1 Q  = ∆P

 

 

 

5)  Revise la información científica y escriba una comunicación corta sobre las aplicaciones biomédicas de los liposomas y las bombas osmóticas. R. Los liposomas: Es una vesícula con forma esférica, que es de naturaleza anfipática, se utilizan

como medio de transporte para almacenar fosfolípidos que pueden ser utilzados para retener moléculas solubles en agua, administración sistemática y local entre otras Las bombas osmóticas (Reserva) : Libera cantidades de fármaco (Esos fármacos se encargan de liberar el principio activo, tienen una celula diana (reaccionan con hormonas, antígeno, anti cuerpo) una presión osmótica al medio que la rodea y “bombea” el fármaco al exterior. Implante subdérmico  Actúa liberando de forma lenta y en pequeña cantidad progestanogenos, los cuales inhiben la acción de las gonadotropinas encargadas de controlar el ciclo menstrual. Por consiguiente, se producen los siguientes efectos   Inhibición de la ovulación   Inhibición del crecimiento endometrial. De esta forma se impide que el endomentro alcanc alcance e el grosor necesario para que se produzca p roduzca la implantación del embrión   Modificación del moco cervical, haciéndol haciéndolo o mas espeso para impedir el paso de los espermatozoides. De este modo, también se dificulta el paso de los espermatozoides y del embrión hacia el útero a través de las trompas de Falopio

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•

•

6)  Una Las membranas combinadas usadas enproporcionar la filtración por membrana y en la yhemodiálisis. de estas membranas seson utiliza para soporte estructural pueden ser decenas o incluso cientos de micras de espesor. La estructura de la membrana es por lo general microporosa para reducir al mínimo su resistencia al flujo y por lo tanto tendrá

 

diámetros de poro del orden de una micra. Se adjunta a esta membrana estructural una piel de la membrana de permeabilidad selectiva mucho más delgada en el orden de una micra de espesor que tendrá poros cuyos diámetros se definen en términos de su corte de peso molecular nominal (MWCO; véase la ecuación, que puede ser utilizado para relacionar el radio molecular (a) de un soluto a su peso molecular). Por lo tanto, los solutos cuyos pesos moleculares son menos que el MWCO de la membrana selectiva viajarán a través de los poros de la membrana mientras mientras que los solutos solutos cuyos pesos moleculares moleculares son más grandes que la NMWCO no atravesarán la membrana de permeabilidad selectiva. Dado que la velocidad de flujo de filtración, donde LP y P son, respectivamente, la conductancia hidráulica y la caída de efectivaMuestra a travésque de lalamembrana membran a ITHhidráulica mediante general cada capa delas la membrana tiene tiene quepresión ser la misma. conductancia por tres membranas que se combinan juntas está dada por la ecuación mostrada a continuación. Tenga en cuenta que en esta ecuación, Lp es la conductancia hidráulica para la membrana ITH tal como se calcula por la ecuación 3.7 o como se encuentra por las mediciones de flujo de filtración independientes para que la membrana particular: particular:

+ = Lp   a=R  ^/3   ₐ Lp1=    µₘ =∞  Lp = ∞ 

7)  Considere una membrana combinada que está siendo usada para filtrar plasma de la sangre. El plasma tiene una viscosidad de 1.2 cP. La membrana compuesta consiste de un material microporoso esponjoso que proporciona soporte estructural. Esta membrana es de 25 micras de espesor y tiene poros que son 2 micras de diámetro. Estos poros son también tortuoso y tienen una tortuosidad (es decir, τ) de 1,67. La porosidad de esta membrana (es decir, AP / S) también es igual a 0,60. Unida a la presente membrana microporosa está una piel fina de permeabilidad selectiva, 3,23 μm de espesor, que tiene un MWCO de 1000. Los poros de la piel en esta membrana son, por tanto, sobre 0,0015 micras de diámetro. La tortuosidad de los poros de la piel de la membrana es también igual a 1,67, y la porosidad de la piel de la membrana es igual a 0,60. Utilice la fórmula que se encuentra en el problema anterior para predecir la conductancia hidráulica total para esta membrana compuesta. Encontrar el caudal de filtración total (mililitros por hora) a través de esta membrana compuesta suponiendo que el área de la superficie total de la membrana es 1 m 2 y que la caída de presión efectiva global a través de la membrana de material compuesto es de 160 mmHg.

 

1.5x10^-6m Pa sec

6.5175x10^-12m/(Pa sec)  

6.5175x 5x1 10^-12m 12m Pa se sec

Q = 500. 500.50 5008 08cm^ cm^3 3 hr

8)  Considere una solución de glucosa de un lado de la membrana que es impermeable al transporte de glucosa. La temperatura de la solución de glucosa es 20 ° C. ¿Cuál es la caída de presión que debe ser aplicada a través de la membrana para detener el flujo de agua en la solución de glucosa? Suponga que la concentración de glucosa es 1 mg ml-1 y que el peso molecular de la glucosa es 180 gmol-1. Datos T = 20°C = 293.15 K  = 1mg/mL =1 g/L



 

=

180 g/mol

1801 =

---- 1 mol ---- X  5.55x10-3 mol/L π  = MRT π  = ( 5.55x10-3 mol/L)(0.0821AtmL/molK)(  293.15 K) π  = 0.13357 Atm  

9)  Un cartucho de membrana de fibra hueca está siendo evaluado para su uso en un sistema de 2

aféresis. Enfiltración un experimento sangre, un cartucho unade superficie tenía un flujo de a travésusando de las membranas de fibracon hueca 1000 ml de h-1.1,5 Lam presión media de la sangre que fluye dentro de los tubos de las membranas de fibra hueca era de 120 mmHg y la presión de succión en el lado de filtrado de las fibras huecas promedio de -150 mmHg. Suponiendo que las proteínas del plasma fueron totalmente retenidos en el lado de la sangre de la membrana de fibra hueca, estimar la conductancia hidráulica de estas membranas en mililitros por hora por metro cuadrado por mmHg. Datos S = 1.5 m2  Q = 1000 ml/h Pi = 120 mmHg PF = -150 mmHg Q=LpS∆P   Q=LpS∆P

  ∆  l/h Lp =   .5 −−5Hg  l/h   Lp = .5 7Hg Lp =

Lp = 2.491 ml/m2mmHg