DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLÓGICAS … · Propiedades de la membrana Composición de la...

Líquidos Del

Organismo

UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE MEDICINA

ESCUELA DE MEDICINA “LUIS RAZETTI” DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLÓGICAS CÁTEDRA DE FISIOLOGÍA HUMANA NORMAL

Dr. ALBERTO JOSE GARCIA GONZÁLEZ Medico Cirujano

MSc & Dr. Bioquímica – IVIC Profesor Cátedra de Fisiología. Escuela “Luis Razetti” - UCV

Características Fisicoquímicas del

Agua

Compartimiento

Composición

• MOLÉCULA

• SOLUCIÓN

• Distribución

• Medición

• Factores

• Presencia de solutos

• Mecanismos de intercambio

¿Cómo ocurre el intercambio de agua y

solutos entre los compartimientos?

IngresosDieta

EgresosRiñónPulmónHecesSudorPiel

Liquido extracelular

14.0 L

Liquido Intersticial

11.0 L

Plasma11.0 L

Liquido Intracelular

11.0 L

Sistema Linfático

Endotelio capilar

Membrana celular

Intercambio de agua y solutos entre los compartimientos

Intercambio transendotelio

capilar

Intercambio transmembrana

celular

Intercambio transendotelio capilar

La circulación lenta de la sangre por los vasos de pequeño calibre (arteriolas/capilares) es responsable del intercambio de gases, nutrientes y catabólitos entre la sangre y los tejidos

Intercambio transendotelio capilar

Lumen Vascular

Lamina Basal

Fenestración endotelial

(Poro)Hendidura Intercelular

CaveolaVesiculas

Difusión a través de la fenestracion

Difusión a través de la hendidura

Difusión trascelular

directa

El intercambio endotelial capilar se realiza por:• Difusión/Filtración (Salida del capilar)• Transcitosis• Absorción (entrada al capilar)

Depende de:•Tamaño de la molécula•Grosor del poro•Endotelio

Intercambio transendotelio capilar

Fuerzas de Starling

Presión hidrostática capilar (Pc) Presión hidrostática intersticial (Pi)

Coeficiente de filtración (Kf),

Presión oncótica Capilar (πc) Presión oncótica intersticial (πi)

Intercambio transendotelio capilar

R

Coeficiente de Reflexión (R)

Intercambio transendotelio capilar

Presión neta de Filtración

Ultrafiltración

Intercambio transendotelio capilar

Arrastre por solvente

Cuando hay un flujo neto de solvente, en una dirección, el solvente tiende a arrastrar junto consigo algunas moléculas de soluto

Lumen Vascular

Lamina Basal

Fenestración endotelial

(Poro)Hendidura Intercelular

CaveolaVesiculas

Difusión a través de la fenestracion

Difusión a través de la hendidura

Difusión trascelular

directa

El intercambio endotelial capilar se realiza por:• Difusión/Filtración (Salida del capilar)• Transcitosis• Absorción (entrada al capilar)

Depende de:•Tamaño de la molécula•Grosor del poro•Endotelio

Intercambio transendotelio capilar

Intercambio transendotelio capilar

Adsorción

IngresosDieta

EgresosRiñónPulmónHecesSudorPiel

Liquido extracelular

14.0 L

Liquido Intersticial

11.0 L

Plasma11.0 L

Liquido Intracelular

11.0 L

Sistema Linfático

Endotelio capilar

Membrana celular

Intercambio de agua y solutos entre los compartimientos

Intercambio transendotelio

capilar

Intercambio transmembrana

celular

Figure 5-6

Figure 5-4

Figure 5-5

Gradiente de Concentración

Difusión implica la concentración es uniforme en el compartimiento

DIFUSION SIMPLE

Iones

Glucosa Sucrosa

Grandes moléculas polares no cargadas

Aminoácidos ATP Glucosa 6 fosfato

moléculas polares cargadas

Permeabilidad de la bicapa lipídica

Permeabilidad de la bicapa lipídica

CO2

N2

O2

H2O

Gases

Pequeñas moléculas polares no cargadas

Urea

El flujo difusivo que atraviesa una superficie (J en mol cm-2 s-1) es directamente proporcional al gradiente de concentración.

La ley de Fick

ECUACION DE FICK

Si la molécula no es cargada, el movimiento de Difusión responde a la primera Ley de Fick de Difusión:

“El flujo neto de moléculas por unidad del área de membrana es proporcional al gradiente de concentración”

J= Flujo neto D= Coeficiente de Difusión A= Área C1=Concentración de un sustancia en el compartimiento 1 C2=Concentración de una sustancia en el compartimiento 2

J/ A= -D Δc/ Δx

Potencial Químico y Condición de Equilibrio Químico

Para dos compartimentos separados por una membrana permeable al soluto la diferencia de potencial químico es:

µ = µ2-µ1= RT ln c2-RT ln c1 = RT ln (c2/c1)

El potencial químico µ (energía potencial química):

µ = µo + RT ln c R = Constante universal de los gases ideales = 0,08205 litro atm K–1 mol–1 T = Temperatura absoluta C = Concentración

En equilibrio químico :

µ = µ2-µ1 = 0

lo que implica que µ1= µ2 y que c1 =c2

Factores que modifican el transporte pasivo a traves de la membrana celular

Propiedades de la membrana

Composición de la membrana

Área de superficie total disponible para

difusión

Espesor y estructura de la membrana

Diámetro de los poros de la membrana

Presencia de carga eléctrica en los poros

Presencia de carga eléctrica

Presencia de transportadores para la

substancia.

Gradiente de concentración

Coeficiente de permeabilidad

Coeficiente de partición aceite:agua

Diámetro efectivo de la partícula

Presencia de carga eléctrica

Propiedades de la substancia

TIPOS DE TRANSPORTE

TIPOS DE TRANSPORTE

TIPOS DE TRANSPORTE

m=Δy/Δx

TIPOS DE TRANSPORTE

Table 5-2

Table 5-3

Figure 5-24 - Overview

gradiente de

concentración

transmembrana

para un SOLUTO

permeabilidad de

la membrana a

ESE SOLUTO

Diferencia de potencial químico

Composición de los compartimientos corporales

La neutralidad electroquímica requiere que la suma

de los aniones de un lado de la membrana sea igual

a la suma de los cationes del otro lado

El producto de las concentraciones de los iones

difusibles de un lado de la membrana es igual al

producto de los mismos del otro lado de la

membrana

Existen más partículas osmóticamente activas en el

sitio donde está la proteína que del otro lado

En el compartimiento donde se encuentran las

proteínas, la concentración de aniones difusibles es

menor que la de los cationes difusibles

Equilibrio de Gibbs-Donnan

Gradiente de carga eléctrica transmembrana Gradiente de concentración transmembrana

Diferencia de Potencial

electroquímico

gradiente de

concentración

transmembrana

para esos iones

permeabilidad

relativa de la

membrana a los

iones específicos

En todos los sistemas biológicos los iones

están asimétricamente distribuidos generando

un gradiente a través de las membranas

celulares.

Voltaje = Fuerza Electromotriz (Mover cargas eléctricas)

(V) Potencial de Unión

+ -

K+ Cl-

K+ Cl-

K+

K+

KCl

H2O

Cl-

Cl- K+

K+ Cl-

Cl-

Al instante Gradiente eléctrico V = 0

Origen Movilidad diferencial de iones y diferencia de concentración

Gradiente de potencial

Químico

Eléctrico Potencial Electroquímico

F = La constante de Faraday Z = Carga electrica

En las células la mayoría de los iones no están en equilibrio electroquímico. Si tienen una vía de paso a través de la membrana van a entrar o salir de la célula dependiendo de la fem.

La fem para un ión se define como la diferencia entre el potencial de la membrana y el potencial de equilibrio del ión:

fem = Vm - Veq

Los cationes entran a la célula si la fem es negativa y salen si la fem es positiva

Los aniones entran a la célula si la fem es positiva y salen si la fem es negativa

Fuerza electromotriz para un ión

Condición de Equilibrio Electroquímico

Para un soluto iónico con distintas concentraciones en dos compartimentos separados por una membrana, la diferencia de potencial electroquímico es:

µ = µ2 - µ1 = RT ln (c2/c1) + zF(V2-V1)

µ = Diferencia de potencial electroquímico

µ1 = potencial electroquímico compartimiento 1

µ2 = potencial electroquímico compartimiento 2

Se obtiene equilibrio electroquímico cuando:

µ = 0 = µ2 - µ1

Entonces

µ = µ2 - µ1 = RT ln (c2/c1) + zF(V2-V1) = 0

En el equilibrio electroquímico celular:

µ = µic -µec = RT ln (Cic/Cec) + zF(Vic-Vec) = 0

zF(Vic-Vec) = -RT ln (Cic/Cec) = RT ln (Cec/Cic)

E = Vic-Vec= (RT/zF) * ln (Cec/Cic)

Potencial de equilibrio: Flujo neto de cargas y masa igual a cero

Ecuación de Nernst

Figure 5-34a

Figure 5-36

La distribución iónica es diferente en el interior y el exterior celular

Na+

K

AO rgánicos

Cl-

K+ Na

Cl Exterior

Interior

+

+

ATPasa Na+-K+ 150 mM

5 mM 145mM

15 mM

125mM

5 mM

+ -

+ -

+ -

+ - + -

+ -

Existe una diferencia de potencial eléctrico: + exterior - interior

Figure 5-33

• relaciona la concentración de estos iones a cada lado de la membrana (in =dentro, out =fuera) (P, representa los coeficientes de permeabilidad de los distintos iones)

Ecuación de Goldman-Hodgkin y Katz

Potencial de reposo en la membrana

•De reposo: cuando no están transmitiendo señales = - 90 Mv

•Es producido por:

*DIFUSIÓN PASIVA DEL K:

a través de un canal proteico = - 94 Mv

*DIFUSIÓN PASIVA DEL Na:

a través de canales proteicos pero con menos

permeabilidad que el K = + 61 Mv

La combinación de ambos generan un

POTENCIAL NETO de – 86 Mv

*BOMBA Na-K:

saca 3 Na+ y mete 2 K = - 90 Mv

Características Fisicoquímicas del

Agua

Compartimiento

Composición

• MOLÉCULA

• SOLUCIÓN

• Distribución

• Medición

• Factores

• Presencia de solutos

• Mecanismos de intercambio