FENÓMENOS BIOFISICOS Profesor: Oscar A. Palomino Gamboa

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UNIVERSIDAD DE PAMPLONA FACULTAD DE SALUD Departamento de Educación Física, Recreación y Deportes

Profesor: Oscar A. Palomino Gamboa

FENÓMENOS BIOFISICOS Como bien sabemos la célula realiza intercambio de material entre ello y el medio llamado "transporte biológico" y esto se da por las características propias de la membrana (capa de lipoproteínas y sus interacciones hidrofóbicas e hidrofílicas) debido a esto las sustancias atraviesan la membrana de la célula selectivamente regulando entrada y salida de moléculas y partículas. Las dos superficies de la membrana celular difieren mucho en cuanto a composición química. Las dos capas poseen por lo general concentraciones distintas de tipos específicos de moléculas lipídicas. MOVIMIENTO DE AGUA Y SOLUTOS De los muchos tipos de moléculas que entran y salen de las células, la mas importante es, por mucho, el agua. Además, los propios iones y moléculas que. entran y salen están disueltos en agua. Las moléculas de agua se desplazan de un lugar a otro por virtud de diferencias de energía potencial o potencial hídrico. El agua pasa a una región de potencial hídrico grande hacia otra donde es escaso. La presión es otra fuente de potencial hídrico. En las soluciones, el potencial hídrico es influido por la concentración de las partículas disueltas (soluto). A medida que la concentración de las partículas de soluto (es decir, cantidad de partículas de soluto por unidad de volumen de solución) va en aumento, la concentración de las moléculas de agua (es decir, cantidad de moléculas de agua por unidad de volumen de solución) disminuye y viceversa. El potencia hídrico es directamente proporcional a la concentración de las moléculas de agua: a mayor concentración de moléculas de agua, mayor potencial hídrico. Por el contrario, a mayor concentración de partículas de soluto, menor es el potencial hídrico. Las moléculas individuales de agua se desplazan desde las regiones de alto potencial hídrico hacia las de bajo potencial hídrico, importante en los seres vivientes. El potencial hídrico suele medirse en términos de la presión requerida para detener el movimiento del agua, es decir, la presión hidrostático (que detiene al agua) en las circunstancias dadas. Dos mecanismos intervienen en el movimiento del agua y las sustancias disueltas en ella: flujo global y difusión. En los sistemas vivos el flujo global desplaza el agua y los solutos de una parte a otra del organismo multicelular, mientras que la difusión desplaza las moléculas e iones hacia, desde y a través de las células.

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Flujo Global. Es el movimiento general de un liquido, Todas las moléculas se desplazan juntas y en la misma dirección. La sangre circula por nuestro cuerpo mediante flujo global como consecuencia del potencial hídrico (presión sanguínea) creado por el bombeo del corazón. La savia solución concentrada de sacarosa en agua se desplaza mediante flujo global desde las hojas hasta las otras partes del cuerpo de la planta. Las moléculas disueltas de soluto se desplazan de mayor concentración hacia la de menor concentración. El agua, el 02, el CO2 y algunas otras moléculas simples difunden con libertad a través de las membranas celulares. Ya que las partículas están en continuo movimiento al azar se dice que a mayor temperatura. mayor energía cinética; a mayor concentración de las moIéculas disueltas, mayores son los choques, lo anterior depende de la temperatura y la concentración. Condiciones de la difusión: 1. Una sustancia se difunde desde un punto de mayor concentración a otro de menor concentración. 2. La densidad dela sustancia influye en la difusión de la misma. 3. La temperatura aumenta la energía cinética de las moléculas, por tanto, la difusión es mayor al aumentar la temperatura. 4. A mayor concentración (cantidad de moléculas) en un medio, mayor será el número de choques que ocurra en el proceso de difusión, razón por la cual ésta se realizará con lentitud. 5. El tamaño de las moléculas influyen en la difusión. 6. La solubilidad de una sustancia determina la velocidad de la difusión. DIFUSIÓN LIBRE. Se da en sustancias que son directamente proporcionales, va de mayor concentración a menor concentración. Por difusión a través de los poros 1nm), O2, CO2, úrea, alcohol, ion cloruro. Ejemplo: La hormona antidiurética vasopresina al aumentar la concentración, aumenta el diámetro de los poros de los túbulos renales produciendo difusión de H 2 O y sustancias hacia la sangre. DIFUSIÓN FACILITADA. Se hace con metabolitos esenciales insolubles en lípidos. Ejemplo: Adúcares y aminoácidos. Se hace de mayor concentración a menor concentración. No requiere energía y se hace por medio de las combinaciones reversibles de las proteínas de la membrana llamadas transportadores específicos. Ejemplo: 1, Las permeasas que pueden acelerar el transporte. 2. Dan selectividad al transporte. 3. Se incorporan inalteradas a nuevos ciclos de transporte (estas pueden alterar el equilibrio en reacciones químicas, las enzimas no). OSMOSIS: Ocasiona una transferencia neta de agua desde una solución con potencia hídrico más alto hacia otra que tiene un potencial hídrico más bajo. En ausencia de otros factores que influyen sobre el potencial hídrico (p. Ej presión), en la osmosis el agua se desplaza de una región donde la concentración de soluto es mayor (menor concentración de agua). La presencia del soluto reduce el potencial hídrico y crea así un gradiente de potencia hídrico a lo largo del cual el agua difunde. Se acuñó la palabra isotónico para significar dos o más soluciones que tiene la misma cantidad de partículas disueltas por unidad de volumen y, por ende el mismo

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potencial hídrico. Al comparar soluciones de concentrado distinta, la que tiene menos soluto (y, por ende, mayor potencial hídrico) se conoce como hipotónica y la que tiene más soluto (menos potencial hídrico) es hipertónica (nótese que iso = igual; hiper = más en este caso más partículas de soluto e hipo = menos). En la osmosis, las moléculas de agua difunden desde la solución hipotónica (o desde el agua pura) a través de una membrana selectivamente permeable hacia la solución hipertónica. La presión osmótica refleja el potencial osmótico de la solución, es decir, la tendencia del agua a atravesar una membrana hacia la solución. El equilibrio osmótico se alcanza, cuando debido a la presión hidrostática, sale tanta agua como va penetrando por difusión. Cuanto más bajo es el potencial hídrico de una solución, más tienden las moléculas de agua a entrar en ella por osmosis y, por ende, mayor es su potencial osmótico. Como los solutos reducen e] potencial hídrico de una solución, mayor concentración de soluto significa mayor potencial osmótico. La presión osmótica depende de la concentración de las partículas disueltas y de la temperatura. LA BOMBA DE SODIO POTASIO La mayoria de las células mantienen un gradiente de concentración diferencial de iones sodio (Na+) y potasio (K+) a través de la membrana celular: el Na+ es mantenido en baja concentración dentro de la célula y el K+ en alta concentración. Este gradiente de concentración es utilizado por las células nerviosas para propagar impulsos eléctricos y células musculares. TRANSPORTE ACTIVO. Requerimiento energético para el transporte -proceso de transporte activo y pasivo. Los procesos, de transporte a través de la membrana se clasifican desde el punto de vista energético y termodinámico de la dirección, que se relaciona con la fuerza físico-químico o gradiente de energía del movimiento neto del soluto o de la sustancia transportadora. Con base en el concepto anterior tenemos las siguientes circunstancias a- Si el desplazamiento del soluto, se hace en la misma dirección del gradiante energético, el proceso se llama "Transporte Pasivo". b- Si el desplazamiento del soluto, se hace en dirección contraria u opuesta al gradiante energético, el proceso se conoce como "Transporte Activo". Hay solutos que atraviesan la membrana simultáneamente en ambas direcciones, exterior para este caso se hace necesario considerar que hay dos flujos unidireccionales, un flujo de entrada y un flujo de salida, la diferencia cuantitativa entre estos dos flujo representa lo que se llama "Corriente neta o flujo neto de soluto". En cualquiera de las circunstancias anotadas, lo que hay que tener en cuenta, es la "dirección de transporte neto", en relación con la fuerza físico - química impulsora", esta relación es la que determina las características energéticas del proceso.

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El origen de la energía que se requiere, para el caso del transporte activo, que se cumple en contra o mejor en dirección opuesta gradiente energético es diferente según la naturaleza del soluto objeto del transporte así:

1.) Para las "sustancias no cargadas", la fuerza puede homologarse a su gradiente de concentración de transporte de membrana –teniendo en esta el principio de que el transporte activo requiere "energía metabólica" –físico- química- corriente osmótica-químico metabolismo

2.) Para el transporte de iones se necesitan otros factores adicionales como la contribución de fuerza eléctrica al gradiente de energía.

3.) Hay algunos casos en los cuales el transporte pasivo, depende del metabolismo.

El transporte activo, lo definimos así: Es la transferencia neta o acumulativa de un soluto contra un gradiante de energía que depende del metabolismo. Cuando los mecanismos del transporte actúan en la dirección del gradiente se son procesos de equilibrio independientes de que actúen o no fuerzas provenientes del metabolismo