Universidad Centroccidental Lisandro Alvarado Decanato de Medicina Dep. Ciencias Funcionales Sección Fisiología Problemario de Biofísica. Fisiología Prof. Miguel Skirzewski ntroducción El presente problemario constituye un material de estudio dirigido a estudiantes de Medicina de Fisiología con el fin de apoyar y facilitar la comprensión de temas básicos en fisiología humana tales como la determinación de concentraciones de soluciones, distribuciones electrolíticas corporales y los principios biofísicos que rigen la distribución iónica asímétrica a traves de la membrana celular, aspectos fundamentales para la comprensión de la función nerviosa celular en el ser humano. Objetivo General - Dotar al estudiante de medicina de conocimientos básicos pertenecientes al campo de otras disciplinas tales como termodinámica, física, química, mecánica, que les sirvan de base para comprender y aplicar los conocimientos propios de la fisiología humana basada en el estudio de los sistemas corporales orgánicos. 1
Problemas: 1. Determine cuantos moles hay en una solución que tiene 7,5 µg de CaCl 2. PM CaCl 2 = 110,98 g/mol. = 68 nmoles. 2. Calcule cuantos moles hay en 6,3 µg de LiCl. PM LiCl=42,3 g/mol. = 149 nmoles. 3. Calcule cuantos miliequivalentes hay en 3,4 mm de CaCl 2. = 6,8 meq de Ca 2+ y 6,8 meq de Cl - 4. Calcule cuantos miliequivalentes hay en 2 mm del ión Cl -. = 2 meq. 5. A 17 ml de agua pura se le agregaron 17 mg de glucosa. Calcule la molaridad de la solución. PM glucosa= 186 g/mol. = 5,4 mm. 6. Calcule la molaridad de una solución 6,3% de NaCl. PM NaCl=58g/mol. = 1,1 M. 7. Calcule la molaridad de una solución 6,3% de glucosa. = 339 mm 8. Calcule la molaridad de una solución 6,3% de CaCl2. = 568 mm 9. Determine la concentración molar de una solución 0,9 % de NaCl. = 155 mm 10. Si usted tiene 2 ml de una solución 1 molar (M) de glucosa y le agrega 10 ml de agua, la concentración final de glucosa será: = 200 mm. 11. Determine la concentración final de una solución de inulina, cuya concentración inicial es de 0,78 g/ml, volumen inicial 3 ml, y el volumen final de dilución de 3500 ml. = 0,67 mg/ml 12. Determine el volumen de distribución total de agua de un paciente al cual se le inyectó 5 ml de tritio ( 3 H 2 O) a 50 mg/ml. Luego se determinó que la concentración final del mismo a 50 µg/ml. = 5 L 2
13. A un paciente de 80 kg se le inyectó 1 ml de albúmina marcada a 100 mg/ml. Pasadas unas horas, a este paciente se le determinó una concentración plasmática de albúmina marcada de 0,025 mg/ml y un hematocrito de 39 %. Determine la volemia de este paciente. = 6,6 L 14. A un paciente de 70 kg se le inyectó 1 ml de una solución isosmótica de sodio radioactivo a 0,5 M y albúmina marcada a 100 mg/ml. Pasadas unas horas, se determinó a este paciente una concentración plasmática de albúmina marcada de 0,029 mg/ml y 35,7 µm de sodio radioactivo. Determine el volumen de agua intersticial de este paciente. = 10,6 L. 15. A un paciente adulto y de contextura física grande se le inyectó 1 ml de una solución isosmótica de antipirina a 0,25 M. Luego de varias horas se le determinó una concentración de antipirina en sangre de 4,3 µm. Cuál será el peso corporal de este paciente? = 96,8 kg. 16. A un hombre de 54 kg y de contextura física normal se le solicita que done sangre para un familiar que será operado en el hospital. En el banco de sangre le extraen de una vena del pliegue del codo 400 ml de sangre. Determine lo siguiente: a) Volumen de agua extracelular total. = 10,6 L. b) Volumen de agua extracelular extraída, considerando que el plasma es 100 % agua y un hematocrito de 45 %. = 220 ml c) Cuál es el volumen extracelular del paciente luego de la extracción? = 10,4 L 17. Si se inyecta por vía intravenosa 8 ml de una solución azul de Evans de 0.1 mg/ml a un perro y se observa después de 5 min., se saca una muestra de sangre y se ve que contiene 0.1mg/100ml %P/V. El volumen del plasma es: = 0,8 L 18. Una membrana de 0,3 mm de espesor y 0,30 cm 2 de sección separa dos soluciones de glucosa de 0,3M y 0,2M, respectivamente. El coeficiente de 3
difusión es 3 x10-6 cm 2 /s. No considere el coeficiente de partición. El flujo entre ambos en mol/s es: = 3x10-9 mol/seg. 19. El coeficiente de difusión de un soluto en agua es 9x10-10 cm 2 s -1. Dos recipientes con concentraciones diferentes de soluto (0,01 M y 0,009M) están en contacto mediante un tubo de longitud desconocida y una sección transversal de 1 cm 2. El flujo entre ambos es 1x10-15 mol/s. No considere el coeficiente de partición. Cuál es la longitud del tubo? = 0,9 cm 20. El coeficiente de difusión de un soluto en agua es 9x10-11 cm 2 s -1. Dos recipientes con concentraciones diferentes de dicho soluto están en contacto mediante un tubo de 10 cm de longitud y 1 cm 2 de area de sección transversal. Uno de los recipientes tiene una concentración 100 mol/m 3. El flujo hacia el segundo recipiente es 10-12 mol/seg. Cuántos moles por m 3 hay, aproximadamente, en el segundo recipiente? = 89 mol/m 3 21. Cuantas atmósferas hay en 1023 mmhg? = 1,35 atm 22. Cuántas atmósferas hay en 206 mmhg? = 0,27 atm 23. Cuántos mmhg hay en 6,32 atmósferas? = 4803,2 mmhg 24. Cuántos mmhg hay en 0,63 atmósferas? = 478,8 mmhg. 25. Calcule la presión osmotica de un recipiente que contiene una solución de urea 0,23%. La temperatura del sistema es de 27 C. Calcule la presión osmótica empleando el coeficiente de reflexión y sin emplearlo. σurea = 0,2. PM = 60g/mol. =0,082L.atm.osm -1. K -1. Discuta las diferencias de presiones observadas en ambos casos. (con σ) = 0,187 atm. (sin σ) = 0,935 atm. 26. Calcule la diferencia de presión osmótica de dos compartimientos separados por una membrana semipermeable los cuales se encuentran el primero a 37 C y 4
una concentración de NaCl de 0,63%. El segundo compartimiento está a 27 C y tiene una concentración de NaCl de 1,3%.σNaCl = 0,97.=0,082L.atm.osm -1. K -1. = 5,32 atm. 27. En el plasma sanguíneo hay albúminas (de masa molecular 75000) con una concentración de 4,5g por cada 100 ml de plasma. Cuál es la presión osmótica a la temperatura de 37 C? = 0,015 atm. 28. Una solución acuosa tiene 1,1 g de una proteína en 100 ml de solución. La masa molecular de esta proteína es 35000. La presión osmótica a 20 C es: = 7,5x10-3 atm 29. Una membrana separa dos recipientes a 27 C. En uno de ellos hay una solución de NaCl en agua (que se disocia en Na + y Cl - ) y en el otro agua pura. Si la diferencia de presión sobre la membrana es 500 kpa, la concentración de NaCl en la solución es: (1 kpa = 0,01 atm). = 5,9 g/l 30. Determine el coeficiente de reflexión de una sustancia desconocida cuya presión osmótica teórica aplicando la ley de van t Hoff fue de 0,75 atm y la presión omótica real obtenída experimentalmente fue de 0,62 atm. = 0,83 31. Determine la osmolalidad de una solución cuyo descenso crioscópico es de - 0,23 C. KcH 2 O = -1,82 C. = 0,124 osm/kg 32. Determine cual debería ser el descenso crioscópico de una solución que tiene una osmolalidad de 176 mosm/kg. = -0,33 C. 33. En el plasma sanguíneo hay globulina con una concentración de 2g por cada decilitro de plasma, la globulina osmótica a la temperatura de 37ºC es de 0,013 atm. Entonces, la masa molecular aproximada de globulina es: = 39.108 g/mol 34. La diferencia de presiones osmóticas entre dos soluciones que se hallan a 40ºC es de 1,8 atm. Si la temperatura se lleva a 20ºC, la diferencia de presiones 5
osmóticas aproximadamente será: = 1,68 atm. 35. Los tres resistores de la figura son de 60 Ω cada uno. La resistencia equivalente entre A y B es (en Ω): = 180 Ω A 1 2 3 B 36. Los tres resistores de la figura son de 25 Ω cada uno. La resistencia equivalente entre A y B es (en Ω): 1 = 8,33 Ω A 2 3 B 37. Cada una de las resistencias del circuito presentado en la figura tienen una magnitud de 15 Ω. Determine la resistencia total del mismo. 1 2 3 = 6 Ω A 6 4 7 5 B 38. Determine el potencial de equilibrio para el sodio, cuya concentración extracelular es de 125mM y la intracelular de 23mM. =8,3 J.mol -1. K -1 La temperatura del sistema es de 40 C. = 46 mv. 6
39. Calcule el potencial de equilibrio para el cloro cuya concentración extracelular es de 102mM y la concentración intracelular de 4mM. Considere que la temperatura es de 37 C. = -85,8 mv 40. Determine el potencial de equilibrio para el Calcio, cuya concentración extracelular es de 1,7mM y la intracelular de 1,7µM. La temperatura es de 23 C. = 87,6 mv. 41. Determine la concentración intracelular de Na+ para una célula nerviosa que se encuentra en un medio a 23 C. El potencial de equilibrio para este ión es de +36mV y la concentración extracelular de 0,153 M. = 45,8 mm. 42. Cierta bacteria crece en un medio de cultivo cuyo ph es 6. La diferencia de potencial eléctrico a través de su membrana plasmática es -70 mv (interior negativo). ( = 8,31 Joule Kelvin-1 mol-1; F = 96500 Coul mol-1; T = 310 K). a) Si los protones fueran transportados solamente por transporte pasivo, cuál sería el ph intracelular? Determinelo usando la ecuación de Nernst. b) Las medidas experimentales indican que el ph intracelular es aproximadamente 7. Qué concluye acerca del transporte de protones a través de la membrana plasmática de la bacteria? Bibliografía ecomendada DE BOFÍSCA Biofísica. Antonio Frumento. Physiology and Biophysics. Varios Autores. Manual de Fisiología y Biofísica. icardo Montoreano. Vol.1. DE FÍSCA GENEAL Física. José Casa eyes. Física. Donald Tilley. Física para estudiantes de medicina. H.U. Harten. Prof. Miguel Skirzewski Febrero, 2007 7