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Osmose et pression hydrostatique

Osmose et pression hydrostatique



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Je suis confus quant au rôle de la pression hydrostatique par rapport à la pression osmotique.

Q1 : Si j'ai un tube en U avec une membrane perméable uniquement aux molécules d'eau et des volumes d'eau égaux de chaque côté, mais que seul 1 côté (côté B) contient du NaCl, la pression osmotique entraînerait le déplacement de l'eau du côté A au côté B ,correct ?

Q2.Mais alors la pression hydrostatique ferait reculer l'eau du côté A. Ainsi, l'eau se déplacerait du côté A au côté B jusqu'à ce que l'effet causé par la pression hydrostatique = effet causé par la pression osmotique ?

Q3. La dernière affirmation ne serait pas correcte Si je disais que "l'eau se déplace jusqu'à ce que la pression hydrostatique = pression osmotique", le serait-il ?

et enfin, mon ami a dit que l'eau se déplacerait jusqu'à ce que la pression hydrostatique des deux côtés soit égale à Q4. Si l'eau se déplace du côté A au côté B, alors nous avons plus de molécules d'eau du côté B, comment le côté A atteindrait-il la pression hydrostatique du côté B ? Ai-je un malentendu sur la notion de pression hydrostatique ? Dans ce contexte, je comprends qu'il s'agit de la pression exercée par les molécules d'eau sur la membrane sélectivement perméable.

Plus je recherche la pression hydrostatique sur Google, plus je me perds, car toutes les sources semblent expliquer en termes d'équations et de physique et je ne prends cela que pour un cours d'introduction à la physiologie.


L'osmose est définie comme le flux de molécules d'eau/solvant à travers une membrane semi-perméable à partir d'une région de faible à forte concentration de soluté, jusqu'à ce que l'équilibre soit établi.

Pour contrer le flux osmotique, une certaine pression doit être appliquée à la solution afin d'empêcher le solvant pur de traverser la membrane semi-perméable séparant les deux liquides ; c'est ce qu'on appelle la pression osmotique.

La pression osmotique est la pression requise pour contrer, et non soutenir, l'osmose.

La pression osmotique peut être approchée en utilisant la formule suivante : $Pi = i M R T$ .

U-Tube montrant la pression osmotique. Du côté gauche du tube en U se trouve une solution aqueuse et du côté droit de l'eau pure. L'eau pure essaie de diluer la solution en traversant la membrane semi-perméable. Finalement, le poids supplémentaire de l'eau supplémentaire sur la gauche provoque une pression suffisante pour arrêter l'osmose.

La pression osmotique est la pression qui doit être appliquée à une solution pour empêcher l'écoulement entrant de l'eau à travers une membrane semi-perméable. La pression osmotique peut également être expliquée comme la pression nécessaire pour annuler l'osmose. Une façon d'arrêter l'osmose est d'augmenter la pression hydrostatique du côté solution de la membrane ; cela finit par serrer les molécules de solvant plus près les unes des autres, augmentant leur "tendance à s'échapper". La tendance à s'échapper de la solution peut être augmentée jusqu'à ce qu'elle soit finalement égale à celle des molécules dans le solvant pur ; à ce stade, l'osmose cessera. La pression osmotique est la pression nécessaire pour atteindre l'équilibre osmotique.

Pression osmotique. La pression osmotique est la pression nécessaire pour arrêter l'osmose.

La pression osmotique (II) d'une solution idéale peut être approchée par l'équation de Morse :

$Pi = i M R T$

Ici, i est le facteur van 't Hoff, M est la molarité de la solution, R est la constante des gaz et T est la température absolue en Kelvin. Nous pouvons voir à partir de cette équation que la quantité de soluté présente dans la solution affectera directement la pression osmotique du système.

Exemple

Quelle est la pression osmotique d'une solution 1,35 M de NaCl à 25 $^circ$C?

Tout d'abord, remplissez toutes les informations nécessaires, puis résolvez :

i = 2 (NaCl se brise en deux particules)

M = 1,35 $frac{moles}{L}$

R = 0,0821 $frac{L imes atm}{K imes mol}$

T = 25 $^circ$C + 273 = 298 K

$Pi = 2 fois 1,35 fois 0,0821 fois 298$

$Pi = 66,1 atm$


Points clés à retenir

  • L'osmose est le mouvement net des molécules de solvant à travers une membrane partiellement perméable dans une région de concentration de soluté plus élevée afin d'égaliser les concentrations de soluté des deux côtés.
  • L'osmose constitue le principal moyen par lequel l'eau est transportée dans et hors des cellules.
  • L'osmorégulation est le mécanisme d'homéostasie d'un organisme pour atteindre l'équilibre de la pression osmotique.
  • Si le milieu est hypotonique, les cellules gagneront de l'eau par osmose.
  • Si le milieu est hypertonique, les cellules perdront de l'eau par osmose.

Différence entre la pression hydrostatique et la pression osmotique

La pression est définie comme la force par unité de surface appliquée dans une direction perpendiculaire à l'objet. La pression hydrostatique est la pression subie par un point à l'intérieur du fluide. La pression osmotique est la pression nécessaire pour arrêter le transfert de fluide d'une membrane semi-perméable. Ces concepts jouent un rôle essentiel dans des domaines tels que l'hydrostatique, la biologie, les sciences végétales et de nombreux autres domaines. Il est essentiel d'avoir une compréhension claire de ces concepts afin d'exceller dans de tels domaines. Dans cet article, nous allons discuter de ce que sont la pression osmotique et la pression hydrostatique, les définitions de ces deux, les similitudes entre la pression hydrostatique et la pression osmotique et enfin la différence entre la pression osmotique et la pression hydrostatique.

Qu'est-ce que la pression hydrostatique?

La pression d'un fluide statique est égale au poids de la colonne de fluide au-dessus du point où la pression est mesurée. Par conséquent, la pression d'un fluide statique (non fluide) ne dépend que de la densité du fluide, de l'accélération gravitationnelle, de la pression atmosphérique et de la hauteur du liquide au-dessus du point où la pression est mesurée. La pression peut également être définie comme la force exercée par les collisions de particules. En ce sens, la pression peut être calculée en utilisant la théorie de la cinétique moléculaire des gaz et l'équation des gaz. Le terme « hydro » signifie eau et le terme « statique » signifie non changeant. Cela signifie que la pression hydrostatique est la pression de l'eau qui ne coule pas. Cependant, ceci est également applicable à tout fluide, y compris les gaz. Étant donné que la pression hydrostatique est le poids de la colonne de fluide au-dessus du point mesuré, elle peut être formulée en utilisant P= hdg, où P est la pression hydrostatique, h est la hauteur de la surface du fluide depuis le point mesuré, d est la densité du fluide et g est l'accélération gravitationnelle. La pression totale au point mesuré est l'unisson de la pression hydrostatique et de la pression externe (c'est-à-dire la pression atmosphérique) à la surface du fluide.

Qu'est-ce que la pression osmotique ?

Lorsque deux solutions ayant des concentrations de soluté différentes sont divisées par une membrane semi-perméable, le solvant du côté faiblement concentré a tendance à se déplacer vers le côté à forte concentration. Imaginez un ballon composé d'une membrane semi-perméable remplie d'une solution à haute concentration immergée à l'intérieur du solvant à faible concentration. Le solvant sera transféré à l'intérieur de la membrane. Cela entraînera une augmentation de la pression à l'intérieur de la membrane. Cette augmentation de la pression est connue sous le nom de pression osmotique du système. C'est un mécanisme essentiel dans le transfert de l'eau à l'intérieur des cellules. Sans ce mécanisme, même les arbres ne peuvent pas survivre. L'inverse de la pression osmotique est connu sous le nom de potentiel hydrique, qui est la tendance du solvant à rester dans la solution. Plus la pression osmotique est élevée, plus le potentiel hydrique sera faible.

Quelle est la différence entre la pression hydrostatique et la pression osmotique ?

• La pression hydrostatique est observée dans tout fluide immobile. La pression osmotique n'est présente que dans des systèmes spécifiques où la solution et le solvant sont séparés par une membrane semi-perméable.

• La pression osmotique ne peut pas se produire uniquement avec un fluide pur. Deux solutions concentrées différentes sont nécessaires pour la pression osmotique. La pression hydrostatique ne peut se produire qu'avec un seul fluide.


Osmose et pression hydrostatique - Biologie

Une solution est définie comme un mélange homogène d'un soluté et d'un solvant. Les solutions ont généralement des propriétés différentes de celles des molécules de solvant et de soluté qui les composent. Certaines propriétés spéciales des solutions dépendent uniquement de la quantité de molécules de soluté dissoutes, quel que soit ce soluté, ces propriétés sont appelées propriétés colligatives.

L'osmose est définie comme le flux ou le mouvement net de solvant molécules à travers une membrane semi-perméable à travers laquelle soluté molécules ne peut pas passe. Si une solution constituée à la fois de molécules de soluté et de solvant est placée d'un côté d'une membrane et qu'un solvant pur est placé de l'autre côté, il y a un flux net de solvant dans le côté solution de la membrane.

Imaginez l'osmose se déroulant dans un tube en U vertical. La hauteur de la solution continuera d'augmenter en raison d'un flux net de solvant jusqu'à ce que la pression supplémentaire de la hauteur provoque l'arrêt du flux de solution. La différence de hauteur entre les deux côtés peut être convertie en pression pour trouver la pression osmotique exercée sur la solution par le solvant pur.

U-Tube montrant la pression osmotiqueDu côté gauche du tube en U se trouve une solution aqueuse et du côté droit de l'eau pure. L'eau pure essaie de diluer la solution en traversant la membrane semi-perméable. Finalement, le poids supplémentaire de l'eau supplémentaire sur la gauche provoque une pression suffisante pour arrêter l'osmose.

La pression osmotique est la pression qui doit être appliquée à une solution pour empêcher l'écoulement entrant de l'eau à travers une membrane semi-perméable. La pression osmotique peut également être expliquée comme la pression nécessaire pour annuler l'osmose. Une façon d'arrêter l'osmose est d'augmenter la pression hydrostatique du côté solution de la membrane, ce qui en fin de compte resserre les molécules de solvant, augmentant ainsi leur tendance à s'échapper. La tendance à s'échapper de la solution peut être augmentée jusqu'à ce qu'elle soit finalement égale. celle des molécules dans le solvant pur à ce stade, l'osmose cessera. La pression osmotique est la pression nécessaire pour atteindre l'équilibre osmotique.

Pression osmotiqueLa pression osmotique est la pression nécessaire pour arrêter l'osmose.

La pression osmotique (II) d'une solution idéale peut être approchée par l'équation de Morse :

Ici, je est le facteur van ‘t Hoff, M est la molarité de la solution, R est la constante des gaz, et T est la température absolue en Kelvin. Nous pouvons voir à partir de cette équation que la quantité de soluté présente dans la solution affectera directement la pression osmotique du système.


Tonicité

Tonicité décrit la quantité de soluté dans une solution. La mesure de la tonicité d'une solution, ou la quantité totale de solutés dissous dans une quantité spécifique de solution, est appelée son osmolarité. Trois termes - hypotonique, isotonique et hypertonique - sont utilisés pour relier l'osmolarité d'une cellule à l'osmolarité du liquide extracellulaire qui contient les cellules. Ces trois termes sont un Comparaison entre deux solutions différentes (par exemple, à l'intérieur d'une cellule par rapport à l'extérieur de la cellule).

Dans un hypotonique solution, telle que l'eau du robinet, le liquide extracellulaire a une concentration plus faible de solutés que le liquide à l'intérieur de la cellule, et l'eau pénètre dans la cellule. (Dans les systèmes vivants, le point de référence est toujours le cytoplasme, donc le préfixe hypo– signifie que le liquide extracellulaire a une concentration plus faible en solutés, ou une osmolarité plus faible, que le cytoplasme cellulaire.) Cela signifie également que le liquide extracellulaire a une concentration en eau plus élevée que la cellule. Dans cette situation, l'eau suivra son gradient de concentration et entrera dans la cellule. Cela peut provoquer l'éclatement d'une cellule animale, ou lyser.

Dans un hypertonique solution (le préfixe hyper– fait référence au fluide extracellulaire ayant une concentration plus élevée de solutés que le cytoplasme de la cellule), le fluide contient moins d'eau que la cellule, comme l'eau de mer. Parce que la cellule a une concentration plus faible de solutés, l'eau quittera la cellule. En effet, le soluté tire l'eau hors de la cellule. Cela peut provoquer le dessèchement d'une cellule animale, ou crénelé.

Dans un isotonique solution, le liquide extracellulaire a la même osmolarité que la cellule. Si la concentration de solutés de la cellule correspond à celle du liquide extracellulaire, il n'y aura pas de mouvement net d'eau dans ou hors de la cellule. La cellule conservera son apparence “normal”. Les cellules sanguines dans les solutions hypertoniques, isotoniques et hypotoniques prennent des apparences caractéristiques (Figure 4).

Rappelez-vous que ces trois termes sont comparaisons entre deux solutions (c'est-à-dire à l'intérieur et à l'extérieur de la cellule). Une solution ne peut pas être hypotonique, ce serait comme dire que Bob est plus grand. Cela n'a pas de sens, vous devez dire que Bob est plus grand que Mike. Vous pouvez dire que la solution à l'intérieur de la cellule est hypotonique par rapport à la solution à l'extérieur de la cellule. Cela signifie également que la solution à l'extérieur est hypertonique par rapport à la solution à l'intérieur (tout comme Mike serait plus petit que Bob).

Figure 4 La pression osmotique modifie la forme des globules rouges dans les solutions hypertoniques, isotoniques et hypotoniques. (crédit : modification d'œuvre par Mariana Ruiz Villarreal)

Certains organismes, tels que les plantes, les champignons, les bactéries et certains protistes, ont parois cellulaires qui entourent la membrane plasmique et empêchent la lyse cellulaire. La membrane plasmique ne peut s'étendre qu'à la limite de la paroi cellulaire, de sorte que la cellule ne se lysera pas. En fait, le cytoplasme des plantes est toujours légèrement hypertonique par rapport à l'environnement cellulaire, et l'eau entrera toujours dans la cellule végétale si de l'eau est disponible. Cet afflux d'eau produit pression de turgescence, qui rigidifie les parois cellulaires de la plante (Figure 5). Chez les plantes non ligneuses, la pression de turgescence soutient la plante. Si les cellules végétales deviennent hypertoniques, comme cela se produit en cas de sécheresse ou si une plante n'est pas arrosée adéquatement, l'eau quittera la cellule. Les plantes perdent la pression de turgescence dans cet état et se fanent.

Figure 5 La pression de turgescence au sein d'une cellule végétale dépend de la tonicité de la solution dans laquelle elle baigne. (crédit : modification de l'œuvre de Mariana Ruiz Villarreal)


Mais, avant d'aborder le sujet de sa relation avec le domaine de la santé et de la médecine, nous définissons brièvement les caractéristiques générales de ce qu'est et en quoi consiste la pression hydrostatique. Voyons voir…

Qu'est-ce que la pression hydrostatique ?

La pression hydrostatique fait référence à la pression exercée par tout fluide dans un espace confiné. Si le liquide est dans un récipient, il y aura une certaine pression sur la paroi de ce récipient.

La pression hydrostatique est la pression qui est générée par le poids du liquide sur un point de mesure, lorsque le liquide est au repos.

La hauteur d'une colonne de liquide, de densité uniforme, est directement proportionnelle à la pression hydrostatique.

Les propriétés hydrostatiques d'un liquide ne sont pas constantes et les principaux facteurs qui l'influencent sont la densité du liquide et la gravité locale.

Il est nécessaire de connaître les deux quantités pour déterminer la pression hydrostatique d'un liquide particulier.

La pression hydrostatique est la force que les molécules de fluide exercent les unes sur les autres en raison de l'attraction gravitationnelle de la Terre.

Cette force se produit si le fluide est en mouvement ou à l'arrêt complet, et force les fluides vers l'avant ou vers l'extérieur lorsqu'ils rencontrent une zone de moindre résistance dans leur champ.

C'est cette énergie qui force l'eau d'un trou dans un gobelet en papier, le gaz d'une fuite dans un tuyau et le sang des vaisseaux vers les tissus environnants.

L'augmentation de l'altitude augmente la quantité de pression hydrostatique

Le fluide qui s'écoule vers le bas augmente également la pression, ce qui fait que l'eau qui traverse les cascades s'écoule plus rapidement que l'eau qui traverse le ruisseau jusqu'à ce qu'elle tombe.

La température est un autre facteur qui affecte la pression car lorsque les températures augmentent, les molécules se déplacent plus rapidement, augmentant la pression.

Les industries utilisent couramment des méthodes de test de pression hydrostatique pour s'assurer que les liquides restent dans des environnements confinés.

Les tests garantissent non seulement que les tuyaux et autres types de conteneurs ne fuient pas, mais vérifient également que les matériaux peuvent résister à une plus grande pression des éventuels changements environnementaux.

Il n'est pas rare que les entreprises exercent des forces internes 150 fois supérieures à la normale, tout en contrôlant les changements de pression avec l'instrumentation.

Si on imagine un récipient en forme de colonne, on voit que la pression qui pousse contre sa paroi est plus importante en arrière-plan, qui sera en partie haute. Ceci est lié en partie à la force de gravité.

Les capillaires sont l'équivalent d'un récipient en forme de colonne, tourné sur le côté. La pression que le sang exerce sur les capillaires est appelée pression artérielle.

La force de la pression hydrostatique signifie que le sang se déplace le long du capillaire, le fluide se déplace à travers ses pores et dans l'espace interstitiel.

Ce mouvement signifie que la pression exercée par le sang va diminuer, le sang se déplace le long du capillaire, de l'extrémité artérielle à l'extrémité veineuse.

La statique des fluides ou hydrostatique est la branche de la mécanique des fluides qui étudie les fluides incompressibles au repos.

Il couvre l'étude des conditions dans lesquelles les fluides sont au repos en équilibre stable contre la dynamique des fluides, l'étude des fluides en mouvement.

L'hydrostatique est classée dans le cadre du fluide statique, qui est l'étude de tous les fluides, incompressibles ou non, au repos.

L'hydrostatique est fondamentale pour l'hydraulique, l'ingénierie des équipements de stockage, de transport et d'utilisation des fluides.

Il est également pertinent pour la géophysique et l'astrophysique (par exemple, dans la compréhension de la tectonique des plaques et des anomalies du champ gravitationnel de la Terre), à ​​la météorologie, à la médecine (dans le contexte de la pression artérielle) et à bien d'autres domaines.

L'hydrostatique offre des explications physiques à de nombreux phénomènes de la vie quotidienne, tels que pourquoi la pression atmosphérique change avec l'altitude, pourquoi le bois et l'huile flottent sur l'eau et pourquoi la surface de l'eau est toujours plane et horizontale, quelle que soit la forme de votre récipient.

Pression dans les liquides au repos

En raison de la nature fondamentale des fluides, un fluide ne peut rester au repos en présence d'une contrainte de cisaillement. Cependant, les fluides peuvent exercer une pression normale sur n'importe quelle surface de contact.

Si l'on considère qu'un point du fluide est un cube infiniment petit, alors il résulte des principes d'équilibre que la pression de chaque côté de cette unité fluide doit être égale.

S'il n'en était pas ainsi, le fluide se déplacerait dans la direction de la force résultante.

Ainsi, la pression sur un fluide au repos est isotrope C'est-à-dire qu'elle agit avec la même amplitude dans toutes les directions.

Cette caractéristique permet aux fluides de transmettre une force à travers la longueur de tuyaux ou de tubes. C'est-à-dire qu'une force appliquée à un fluide dans un pipeline est transmise, à travers le fluide, à l'autre extrémité du tuyau.

Ce principe a d'abord été formulé, sous une forme légèrement étendue, par Blaise Pascal, et est maintenant appelé loi de Pascal.

Dans un fluide au repos, toutes les forces de frottement et d'inertie disparaissent et l'état de tension du système est appelé hydrostatique.

Lorsque cette condition de V = 0 est appliquée à l'équation de Navier-Stokes, le gradient de pression devient une fonction des forces du corps uniquement.

Pour un fluide barotrope dans un champ de force conservatrice comme champ de force gravitationnelle, la pression exercée par un fluide en équilibre devient une fonction de la force exercée par la gravité.

Pression hydrostatique dans le domaine médical

Les vaisseaux sanguins ont une façon unique de maintenir une pression adéquate dans tout le corps. Pression artérielle capillaire hydrostatique mesure généralement 35 millimètres de mercure, ou 35 mm Hg. La pression capillaire veineuse mesure généralement 15 mm Hg.

La force derrière les contractions du cœur ainsi que la gravité qui éloigne le sang du cœur provoque une pression croissante.

La nature poreuse des capillaires veineux diminue également la pression du sang qui coule.

Les composants liquides du sang s'écoulent naturellement à travers les pores dans les tissus interstitiels en raison de cette pression, laissant derrière eux des lipides, des protéines et des particules trop grosses pour s'échapper.

Cela diminue généralement la pression veineuse. Au contraire, la pression augmente au sein des tissus exerce une force vers les capillaires, ce qui est appelé pression osmotique hydrostatique .

Alors que la pression osmotique pousse les fluides dans les pores capillaires, les charges électriques des solides à l'intérieur du vaisseau provoquent la liaison des molécules lorsqu'elles s'écoulent dans le sang.

Cette réaction est appelée effet Gibbs-Donnan.

La pression osmotique et l'effet Gibbs-Donnan, travaillant ensemble, extraient les fluides des tissus interstitiels dans le plasma, ce qui est connu sous le nom de pression osmotique colloïde.

Lorsque le corps perçoit une pression veineuse anormalement faible, les artères compensent généralement le rétrécissement.

Lorsque des dommages surviennent dans le vaisseau, le plasma contient un nombre insuffisant de solides ou abaisse la pression artérielle, puis un œdème ou un gonflement se produit.

Pression hydrostatique capillaire :

Cette pression chasse le fluide du capillaire (c'est-à-dire la filtration) et est plus élevée à l'extrémité artériolaire du capillaire et plus faible à l'extrémité veinulaire.

Selon l'organe, la pression peut chuter le long du capillaire à 15-30 mmHg (gradient de pression axial ou longitudinal).

Le gradient axial favorise la filtration à l'extrémité artériolaire et la réabsorption à l'extrémité veinulaire du capillaire.

Pression tissulaire (interstitielle) :

Cette pression hydrostatique est déterminée par le volume de liquide interstitiel et la compliance de l'interstitium tissulaire, qui est définie comme le changement de volume divisé par le changement de pression.

Plus il y a de fluide qui s'infiltre dans l'espace, plus le volume de l'espace interstitiel et la pression hydrostatique à l'intérieur de cet espace sont importants. Dans certains organes, la compliance interstitielle est faible, ce qui signifie que de petites augmentations du volume interstitiel entraînent de fortes augmentations de pression.

Des exemples de ceci incluent le cerveau et le rein, qui sont recouverts d'os rigide (cerveau) ou d'une capsule (rein).

Inversement, les tissus mous tels que la peau, les muscles et les poumons ont une compliance élevée et, par conséquent, l'espace interstitiel peut subir une grande expansion avec une augmentation de pression relativement faible.

Au fur et à mesure que le volume interstitiel augmente, la pression interstitielle augmente, ce qui peut limiter la quantité de fuite dans l'interstitium car cette pression s'oppose à la pression hydrostatique capillaire.

En d'autres termes, au fur et à mesure que le gradient de pression hydrostatique diminue en raison de l'augmentation de la pression interstitielle, la filtration du fluide sera atténuée. Cependant, de fortes augmentations de la pression interstitielle tissulaire peuvent entraîner des lésions tissulaires et la mort cellulaire.

Normalement, la pression interstitielle est proche de zéro. Dans certains tissus, il est légèrement sous-atmosphérique, tandis que dans d'autres, il est légèrement positif.

Pression oncotique capillaire capillaire :

Parce que la barrière capillaire est facilement perméable aux ions, la pression osmotique à l'intérieur du capillaire est principalement déterminée par les protéines plasmatiques qui sont relativement imperméables.

Par conséquent, au lieu de parler de pression “osmotique”, cette pression est appelée pression “oncotique” ou “colloïdale osmotique” car elle est générée par les colloïdes.

L'albumine génère environ 70 % de la pression oncotique. Cette pression est typiquement de 25-30 mmHg.

La pression oncotique augmente dans tout le capillaire, en particulier dans les capillaires qui ont une filtration nette élevée (par exemple, dans les capillaires glomérulaires rénaux), car le fluide filtrant laisse des protéines qui entraînent une augmentation de la concentration en protéines.

Normalement, lorsque la pression oncotique est mesurée, elle est mesurée à travers une membrane semi-perméable qui est perméable aux fluides et aux électrolytes, mais pas aux grosses molécules de protéines.

Dans la plupart des capillaires, cependant, la paroi (principalement l'endothélium) a une perméabilité finie aux protéines.

La perméabilité réelle à la protéine dépend du type de capillarité ainsi que de la nature de la protéine (taille, forme, charge).

En raison de cette perméabilité finie, la pression oncotique réelle générée à travers la membrane capillaire est inférieure à celle calculée à partir de la concentration en protéines.

Les effets de la perméabilité aux protéines finies sur la pression oncotique physiologique peuvent être déterminés en connaissant le coefficient de réflexion (σ) de la paroi capillaire.

Si le capillaire est imperméable à la protéine alors il est égal à 1.

Lorsque la valeur de est très faible, les pressions oncotiques du plasma et des tissus peuvent avoir une influence négligeable sur la force motrice nette.

Blessure (interstitielle) :

La pression oncotique du liquide interstitiel dépend de la concentration en protéines interstitielles et du coefficient de réflexion de la paroi capillaire.

Plus la barrière capillaire aux protéines est perméable, plus la pression oncotique interstitielle est élevée.

Cette pression est également déterminée par la quantité de filtration de fluide dans l'espace. Par exemple, une filtration capillaire accrue diminue la concentration de protéines interstitielles et réduit la pression oncotique.

Une réduction de la pression oncotique interstitielle augmente la pression oncotique nette à travers l'endothélium capillaire, ce qui s'oppose à la filtration et favorise la réabsorption servant ainsi de mécanisme pour limiter les fuites capillaires.

Dans un tissu «typique», la pression oncotique du tissu est d'environ 5 mmHg (c'est-à-dire bien inférieure à la pression oncotique du plasma capillaire).

Quelle est la différence entre la pression oncotique et hydrostatique ?

La pression hydrostatique augmente la filtration en poussant le fluide et le soluté hors des capillaires, tandis que la pression oncotique capillaire (également appelée pression osmotique colloïde) aspire le fluide dans les capillaires et/ou empêche la pression hydrostatique.

La pression hydrostatique est basée sur la pression exercée par la pression du sang contre les parois des capillaires, tandis que la pression oncotique existe en raison des protéines, telles que l'albumine, les globulines et le fibrinogène, qui ne quittent pas le capillaire et extraient l'eau.

Les mêmes forces agissent également sur le liquide interstitiel.

Les artères transportent le sang oxygéné et les nutriments vers les tissus métaboliques du corps. Ce sang oxygéné voyage à travers le réseau capillaire au sein des tissus.

L'échange de fluides dans les capillaires sanguins est appelé microcirculation. La pression hydrostatique et oncotique sont les deux types de forces motrices qui interviennent dans le mouvement des fluides lors de la microcirculation.

le différence principale entre la pression hydrostatique et oncotique est que la pression hydrostatique est la force qui pousse le fluide hors des capillaires sanguins, tandis que la pression oncotique est la force qui pousse le fluide dans les capillaires sanguins.

L'interaction générale entre la pression hydrostatique et la pression oncotique est décrite par le Principe de l'étourneau .


Qu'est-ce que la pression hydrostatique

La pression hydrostatique est la pression en tout point d'un liquide qui ne s'écoule pas en raison de la force de gravité. Considérez un pot d'eau. La pression à la surface de l'eau est la pression atmosphérique. C'est la pression exercée sur l'eau par l'atmosphère. Mais si nous considérons un point au milieu de l'eau dans ce pot, la pression à ce point est différente de celle de la surface. C'est parce que l'eau au-dessus de ce point applique également une pression sur ce point en raison de la gravité.

Figure 1 : Un pot ou un récipient indiquant la densité (d) de l'eau et la profondeur jusqu'au point médian du pot

L'image ci-dessus montre un pot d'eau. Il y a trois points marqués dessus. La pression au point à la surface de l'eau est la pression atmosphérique. Cette pression atmosphérique peut être donnée par π. Le point au milieu est à une profondeur de h de la surface. La pression appliquée par un liquide est donnée par

P est la pression appliquée

h est la profondeur ou la hauteur du corps liquide

d est la densité du liquide

Par conséquent, la pression sur le point médian dans l'image ci-dessus peut être donnée comme,

La pression au fond du pot est,

Par conséquent, la pression hydrostatique en différents points du même liquide est différente. Mais la pression hydrostatique aux points du même niveau du même liquide est la même.

Figure 2 : Une jarre d'eau montrant trois points situés au même niveau.

Dans l'image ci-dessus, "a", "b" et "c" sont situés au même niveau. Par conséquent, la pression à chaque point serait la même. Cette pression hydrostatique provoque différentes vitesses d'écoulement de l'eau en différents points du même liquide. Ce phénomène est illustré dans le schéma ci-dessous.

Figure 3 : Différentes vitesses d'eau à différents niveaux.

Dans l'image ci-dessus, A, B et C sont des trous situés à différents niveaux dans le même pot d'eau. La vitesse la plus élevée est observée au point C. En effet, une pression plus élevée est appliquée au point C. La vitesse la plus faible est observée en A puisque seule la pression atmosphérique est appliquée à ce point.


Osmose

Si deux solutions de concentration différente sont séparées par une membrane semi-perméable qui est perméable aux molécules de solvant plus petites mais pas aux molécules de soluté plus grosses, alors le solvant aura tendance à diffuser à travers la membrane de la solution la moins concentrée à la solution la plus concentrée. . Ce processus est appelé osmose.

L'osmose est d'une grande importance dans les processus biologiques où le solvant est l'eau. Le transport de l'eau et d'autres molécules à travers les membranes biologiques est essentiel à de nombreux processus chez les organismes vivants. L'énergie qui entraîne le processus est généralement discutée en termes de pression osmotique.


Méthodes

Le système bicouche ainsi qu'un profil de concentration typique (en mode conventionnel) sont illustrés à la Fig. 1.

Les équations de transport de soluté et de solvant dans la couche barrière se lisent de cette façon

c est la concentration de soluté de référence (virtuelle) (la solution de référence (virtuelle) est définie comme telle qui pourrait être en équilibre thermodynamique avec un point donné à l'intérieur de la membrane voir réf. 18 pour plus de détails), ?? est la perméabilité au soluté, ?? est le coefficient de réflexion du soluté, Js est le flux de soluté, Jv est le flux volumique, est la perméabilité mécanique, P est la pression hydrostatique, ?? est la pression osmotique (les deux dans la solution de référence). Dans le cas limite de ?? = 1, les équations (6 et 7) se réduisent au modèle solution-diffusion 19 .

Si les constantes du matériau sont indépendantes des coordonnées ou de la concentration (modèle Spiegler-Kedem 16 ), l'équation (7) peut être intégrée sur l'épaisseur de la couche barrière

est la perméance hydraulique de la couche barrière (comme d'habitude, on néglige la résistance hydraulique du support poreux).

A constantes matérielles constantes, l'équation (6) peut également être intégrée

L est l'épaisseur de la couche barrière, c est la concentration de soluté dans la solution d'aspiration, cje est la concentration en soluté à l'interface couche barrière/support. Dans le soutien

e est le coefficient de diffusion effectif du soluté (compte tenu de la porosité finie et de la tortuosité des pores). L'équation (12) peut également être facilement intégrée.

?? est l'épaisseur du support, cF est la concentration de soluté dans la solution plus diluée (alimentation).

En raison de l'unidimensionnalité des flux, à la fois le flux de soluté, Js, et le flux volumique, Jv, sont les mêmes dans la couche barrière et le support. Par conséquent, à partir de l'équation (10) et de l'équation (13), nous obtenons

Pour simplifier, nous négligeons la polarisation de concentration externe (existence de couches de solution non agitée à proximité des surfaces membranaires). Dans ce cas, les concentrations côté soutirage et côté alimentation à la surface des membranes, c et cF, sont connus. Les nombres Péclet Pem et Pes are directly proportional to the transmembrane volume flow, which is given by equation (8).

In the case of non-retarded osmosis (ΔP = 0), by additionally assuming the solution to be ideal, we can relate the trans-membrane volume flow to the concentration difference across the barrier layer.

v is the salt stoichiometric coefficient. By using the definitions of Péclet numbers of equation (11) and equation (14) after some identical transformations we obtain this transcendental equation for the dimensionless concentration difference across the barrier layer,


Voir la vidéo: Hydrostaattinen paine (Août 2022).