AGUA, DIFUSIÓN, TRANSPORTE, etc.

Transcripción

1 AGUA, DIFUSIÓN, TRANSPORTE, etc.

2 Recordemos los conceptos centrales en fisiología Relación estructura-función Niveles de organización Teoría general de sistemas Cibernética

3 Recordemos los conceptos centrales en fisiología HOMEOSTASIS

4 Recordemos los conceptos centrales en fisiología Claude Bernard: Fixité du milieu interieur

5 Recordemos los conceptos centrales en fisiología Efectividad del control: GANANCIA = corrección / error Ejemplo: Presión arterial 100 -> 175 mmhg 100 -> 125 mmhg Corrección: 50 mmhg Error: 25 mmhg GANANCIA: 50/25 = 2

6 EL MEDIO INTERNO

7 EL AGUA 75% de la superficie terrestre (95% en océanos) 1/5 de la tierra es nieve y hielo 50% de las nubes son vapores abrigo Se dilata al enfriarse Alta capacidad calorífica y calor de vaporización. Gran tensión superficial Solvente polar y de electrolitos (ej. iones). Ingresos Normal Ejercicio intenso y prolongado Líquidos Ingeridos 2100? Del metabolismo Ingresos totales 2300? Pérdidas Insensibles (piel) Insensibles (pulmones) Sudor Heces Orina Pérdidas totales Se intercambia en grandes cantidades ( g en los pulmones, 250 g en glándulas sudoríparas) Almacenes sanguíneos y musculares

8 EL AGUA EN EL CUERPO 60% del peso corporal 42 L para un individuo de 70 kg. Líquido transcelular 1.0 L (LCR, peritoneal, sinovial, pericárdico, intraocular)

9 Masa = cte. Volumen Concentración EL AGUA EN EL CUERPO: Medición por indicadores Volumen= Masa / Concentración Plasma Azul Evans Azul Chicago 125-I (afines por albúmina) Glóbulos rojos 51-Cr 32-P Extracelular (Plasma + Intersticial) Tiosulfato Na Inulina Total Antipirina D 2 O 3 H 2 0 V comp = V i x C i / C comp Indicador: Atóxico Difusión rápida Difusión uniforme No sale del compartimiento Intracelular V = Vt Ve Intersticial V = Ve Vp

10 SINDICATO DEL TRANSPORTE Potencial químico Ecuación de Nernst Equilibrio Gibbs-Donnan

11 Difusión simple

12 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK café azúcar

13 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK café azúcar

14 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK café azúcar

15 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK café azúcar

16 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK Explicación fenomenológica: Membrana imaginaria de área A y espesor x J s

17 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK J s D A s x C

18 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK A C 1 C 2 C 1 = C 2 J s 1 2 J s 1 2 x 18

19 Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK A C 1 C 2 C 1 > C 2 J s 1 2 J s 1 2 x 19

20 - [S] I = [S] II - J 1-2 > 0 EQUILIBRIO J 1-2 = J 2-1 = 0 - [S] I = [S] II - flujo neto = 0

21 Ley de Fick J= D A (C1-C2)/ x Donde J = tasa neta de difusión D = coeficiente de difusión (soluto, solvente) A = área de difusión C1-C2/x= gradiente de concentración x= distancia entre compartimientos

22 DIFUSIÓN DE AGUA nro. de partículas Sol B > Sol A ÓSMOSIS -> del griego osmos, empujar Con respecto al número de partículas en la solución: - Sol B es hiperosmótica respecto de Sol A - Sol A es hiposmótica respecto de Sol B - isosmótica igual nro. de partículas

23 ÓSMOSIS - propiedad coligativa depende del número de partículas disueltas

24

25 PRESIÓN OSMÓTICA J osmótico agua J osmótico agua = J hidrostático agua Presión osmótica p

26 PRESIÓN OSMÓTICA p = k 1 C, C: concentración osmolar = n x [C] molar p = k 2 T Ley de Van`t Hoff: p = R T n [C] - soluciones ideales diluidas de electrólitos

27 En una solución de ELECTROLITOS La difusión de los iones depende del gradiente de concentración y del de carga

28 Permeabilidad selectiva al K + POTENCIAL ELECTROQUÍMICO fem = E K+ potencial de equilibrio para K+

29 Transporte de electrolitos a través de membranas biológicas 1 2 X X X X X X X Concentración, cargas, temperatura Gibbs (de cada compartimiento) G 2 >G 1 => J 2-1 hasta que G 2 =G 1 E Gibbs molar = dg potencial electroquímico µ dm (a T, P, constantes) µ = µ 0 + RTlnC 1 + zfψ 1 µ 0 : potencial estándar (273ºK, 1 mol) Z: valencia del ion F: cte. de Faraday R: cte. de los gases Ψ 1 : potencial eléctrico en 1

30 Transporte de solutos a través de membranas biológicas µ= potencial electroquímico = µ 0 + RTlnC 1 + zfψ 1 En el equilibrio, G 2 =G 1 => µ 1 = µ 2 => µ0 + RTlnC1+ zfψ1 = µ0 + RTlnC2+ zfψ2 => RT (lnc1- ln C2) = zf (ψ2-ψ1) => (lnc1- ln C2) = zf (ψ2-ψ1) RT => ln C1 = zf (ψ2-ψ1) => C2 RT ΔV= RT ln C1 ecuación de Nernst zf C2 Si C2=C1 => ΔV= 0

31 Mientras tanto, en la célula Aniones, Cationes P - Ce + Ci + Ai - Ae - Compartimentos electroneutros => P - +Ai - =Ci + => Ai - < Ci + Ae - =Ce + (ψe-ψi)= RT ln Ci = RT ln Ai zf Ce zf Ae => Ci = Ae => Ci * Ai = Ce * Ae Ce Ai como Ai<Ci, Ae=Ce => Ci>Ce y Ae>Ai => ψe-ψi > 0 EQUILIBRIO GIBBS-DONNAN

32 Mientras tanto, en la célula Y cómo se mantiene K+ int. elevado? Por qué no se acumula Na+ int? Na + ext > Na + int K + ext < K + int P K+ >> 0 P Na+ > 0

33 EQUILIBRIO: no existe en células vivas J Na+, J K+ 0 flujo en estado estacionario de Na+ y K+ - Bomba Na + /K + - Equilibrio Donnan

34 TRANSPORTE DE SOLUTOS

35 P DIFUSIÓN PASIVA Ley de Fick - J = P x [Ce-Ci] P = D (s,m) K X K

36 DIFUSIÓN PASIVA vs. TRANSPORTE (pasivo o activo)

37 Canales y transportadores

38 TRANSPORTE DE IONES Canales iónicos - pasivos - dependientes de voltaje - de estímulos mecánicos - de ligandos - de segundos mensajeros

39 Transporte activo de Na+ y K+

40 TRANSPORTE ACTIVO - secreción de H 2 CO 3 en epitelio de branquias - secreción de H+ en células parietales del estómago

41 COTRANSPORTE acoplado a gradiente electroquimico

42 COTRANSPORTE - en células del epitelio intestinal - Glu en contra de gradiente

43 SINDICATO DEL TRANSPORTE: tres ejemplos fuera del equilibrio

44 TRANSPORTE OSMÓTICO DE AGUA PEZ DE AGUA DULCE

45 PROPIEDADES OSMÓTICAS DE LAS CÉLULAS En general: - K + e << K + i - Na + i << Na + e - Cl - i << Cl - e - Ca 2+ cit << Ca 2+ e

46 VOLUMEN CELULAR - TONICIDAD - solución isosmótica, V = 0 solución isotónica - solución hiposmótica, V > 0 solución hipotónica - solución hiperosmótica, V < 0 solución hipertónica SÓLO PARA OSMÓMETROS IDEALES

47 Si, pero - Las células no son osmómetros ideales Es solución hipotónica solución hipertónica Tonicidad Osmolaridad

48 En el TP del martes: - Medir V de eritrocitos - osmómetros ideales! p = RTn[C] - MÉTODO: medición de hematocrito (Htc) en sol. de osmolaridad Htc ~ V