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UNIVERSIDAD DE SONORA Escuela de Medicina. Fisiología I Primera Unidad, Capítulo 4 Tercer Semestre Jorge Isaac Cardoza Amador. Fisiología y Fisiopatología Guyton y Hall 6ta ed, McGraw-Hill Interamericana. FISOLOGIA I. PRIMERA UNIDAD Contenido:

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universidad de sonora escuela de medicina

UNIVERSIDAD DE SONORAEscuela de Medicina

Fisiología I

Primera Unidad, Capítulo 4

Tercer Semestre

Jorge Isaac Cardoza Amador

Fisiología y Fisiopatología

Guyton y Hall

6ta ed, McGraw-Hill Interamericana

fisologia i
FISOLOGIA I

PRIMERA UNIDAD

Contenido:

1.- Organización funcional del cuerpo humano y control del medio interno

2.- La célula y sus funciones

3.- Control genético de la síntesis de proteínas, fisiología y reproducción celulares

4.- Transporte a través de la membrana celular

transporte a trav s de la membrana celular
LEC

Na+ 142 meq/L

K+ 3 meq/L

Ca++ 2.4 meq/L

Mg++ 1.2 meq/L

Cl- 103 meq/L

HCO3 28 meq/L

PO4 4 meq/L

SO4 1 meq/L

Glucosa: 90 mg/dl

LIC

Na+ 10 meq/L

K+ 140 meq/L

Ca++.0001 meq/L

Mg++ 58 meq/L

Cl- 4 meq/L

HCO3 10 meq/L

PO4 75 meq/L

SO4 2 meq/L

Glucosa: 0 a 20 mg/dl

Transporte a través de la membrana celular
transporte a trav s de la membrana celular1
LEC

AA: 30 mg/dl

Col

FL 0.5 g/dl

GN

PO2 35 mmHg

PCO2 46 mmHg

pH 7.4

Proteínas: 2 g/dl

5 meq/L

LIC

AA: 200 mg/dl

Col

FL 2-95 g/dl

GN

PO2 20 mmHg

PCO2 50 mmHg

pH 7.0

Proteínas:16g/dl

40 meq/L

Transporte a través de la membrana celular
slide5

Membrana celular

  • Barrera lípida:
    • Bicapa de dos moléculas de espesor
      • Compuesta de fosfolípidos
        • Fosfato: hidrosoluble (hidrófila)
        • Ac. Graso: liposoluble (hidrófoba)
barrera l pida y prote nas de transporte en la mc
Barrera lípida y proteínas de transporte en la MC
  • La bicapa de lípidos no se mezcla con el LIC ni con el LEC
    • Barrera contra el desplazamiento del agua y sustancias hidrosolubles
  • Las moléculas de proteína en la MC tienen propiedades de transporte distintas
    • Vía alterna
slide7

Membrana celular

  • Barrera lípida:
    • Bicapa de dos moléculas de espesor
      • Compuesta de fosfolípidos
        • Fosfato: hidrosoluble (hidrófila)
        • Ac. Graso: liposoluble (hidrófoba)
prote nas de la mc
Proteínas de la MC
  • Proteínas transportadoras
    • Componente acuoso
      • Canales de proteína
  • Proteínas acarreadoras
    • Se unen a la sustancia, cambian su conformación y la desplazan hacia el interior de la célula por los intersticios moleculares
  • Ambas muestran gran selectividad
difusi n y transporte activo
Difusión y Transporte activo
  • Difusión: movimiento al azar de moléculas, desplazamiento molécula por molécula, por los espacios intermoleculares o por combinación con proteínas transportadoras; energía cinética.
  • Transporte activo: movimiento de iones u otra sustancia, combinados con una proteína transportadora en contra de un gradiente; requiere de otra fuente de energía
difusi n
DIFUSIÓN
  • Todas las moléculas del cuerpo están en movimiento constante
    • Calor <> movimiento
    • Cesa el movimiento a 0 º absoluto
difusi n1
DIFUSIÓN
  • DIFUSIÓN SIMPLE
  • DIFUSIÓN FACILITADA.
difusi n2
DIFUSIÓN
  • Difusión simple
    • Movimiento cinético de iones y moléculas a través de los poros de la membrana o de los espacios intermoleculares sin necesidad de unirse a proteínas acarreadoras de la membrana.
    • La velocidad de la difusión depende:
      • Cantidad de sustancia
      • Velocidad del movimiento cinético
      • Número de poros de la MC
difusi n3
DIFUSIÓN
  • Difusión simple
    • Puede ocurrir:
      • Por los intersticios moleculares de la bicapa de lípidos (s. liposoluble)
      • Por los canales acuosos de alguna de las proteínas de transporte

Difusión Simple

difusi n4
DIFUSIÓN
  • Difusión facilitada
    • Requiere interacción de iones y moléculas con alguna proteína acarreadora que los ayude a pasar la membrana, mediante unión química y separación al atravesar la membrana.

Difusión facilitada

Difusión Simple

difusi n de sustancias liposolubles
Difusión de sustancias liposolubles
  • Factor determinante:
    • Liposolubilidad
      • Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, alcohol
        • Difunden al interior de la célula con suma facilidad
transporte de agua e hidrosolubles
Transporte de agua e hidrosolubles
  • El agua es insoluble en los lípidos de la MC pero difunde con rapidez, por la bicapa de lípidos y por los canales protéicos
  • Otras moléculas hidrosolubles también pueden atravesar en función de su tamaño.

Difusión Simple

difusi n simple a trav s de canales de prote nas
Difusión simple a través de canales de proteínas
  • Los canales tienen permeabilidad selectiva
  • Tienen “compuertas”
difusi n simple a trav s de canales de prote nas1
Difusión simple a través de canales de proteínas
  • La permeabilidad selectiva
    • Depende de:
      • Diámetro, forma y naturaleza de las cargas
        • Canal del sodio: 0.3 a 0.5 nm
        • Carga negativa intensa interna
        • Canal de potasio: 0.3 nm
difusi n simple
Difusión simple
  • Compuertas del canal protéico
    • Compuerta de voltaje
      • Responde al potencial eléctrico de la MC
    • Compuertas por ligando
      • Otra molécula se une con la proteína
compuertas del canal proteico
Compuertas del canal proteico
  • Controlan la permeabilidad
    • Sodio: superficie externa
    • Potasio: superficie interna
mecanismos de cierre de las compuertas
Mecanismos de cierrede las compuertas
  • Compuerta de voltaje:
    • En el caso del sodio, si se pierde la carga negativa IC, se abre la compuerta.
mecanismos de cierre de las compuertas1
Mecanismos de cierre de las compuertas
  • Compuertas por ligando:
    • Se abren cuando otra molécula se une a la proteína de la MC
      • La sustancia que se une se llama ligando.
        • Ej. Acetilcolina
difusi n facilitada
DIFUSIÓN FACILITADA
  • Difusión mediada por acarreadores
    • Se requiere una proteína acarreadora específica
    • Existe un V max
      • La velocidad de transporte de las moléculas nunca puede ser mayor que la velocidad de los cambios conformacionales que sufre la proteína acarreadora.
    • Glucosa, (manosa, galactosa, xilosa y arabinosa), aminoácidos

Difusión facilitada

difusi n facilitada1
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Permeabilidad de la membrana
    • Diferencia de concentración
    • Potencial eléctrico (difusión de iones
difusi n facilitada2
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Permeabilidad de la membrana: P
      • Tasa neta de difusión de la sustancia a través de cada unidad de área de la membrana por unidad de diferencia en concentración entre los de lados de la membrana.
difusi n facilitada3
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Permeabilidad de la membrana: P
      • Depende de:
        • Espesor de la membrana
        • Liposolubilidad de la sustancia difusible
        • Número de canales en las proteínas de la membrana
        • Temperatura
        • Peso molecular de la sustancia difusible
difusi n facilitada4
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Efecto de la diferencia de concentración
      • La tasa de difusión hacia adentro es proporcional a la concentración de las moléculas del exterior y viceversa.
difusi n facilitada5
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Efecto del potencial eléctrico sobre la difusión de iones
      • Los iones se desplazan a través de la MC aún sin gradiente de concentración al aplicar un potencial eléctrico.
      • Después se creará un gradiente de concentración.
difusi n facilitada6
Difusión facilitada
  • Factores que afectan la velocidad neta de difusión
    • Efecto de la diferencia de presión
      • Presión en el capilar (20 mmHg)
osmosis
OSMOSIS
  • Difusión neta de agua:
    • Difusión en el eritrocito
presi n osm tica
Presión Osmótica
  • La magnitud de la presión necesaria para detener la presión
osmosis1
Osmosis

K= mv2/2

  • Número de partículas osmóticas y presión osmótica
    • La P osmótica está determinada por el número de partículas en cada unidad de volumen de líquido y no por la masa de éstas.
      • Cada partícula ejerce la misma presión contra la membrana
      • Todas las partículas chocan entre sí con la misma energía promedio
osmosis2
OSMOSIS
  • “OSMOLALIDAD”: el osmol
    • Expresa la concentración en términos de número de partículas en vez de gramos
    • Número de moléculas de la molécula gramo de un soluto no disociado.
      • 1 gr de peso molecular de glucosa: 180 g de glucosa: 1 osmol
      • 1gr de peso molecular de ClNa: 58.5 g: 2 osmoles
    • La osmolalidad normal del LEC y del LIC es de 300 mosm/kg

Na: 22.9898

Cl: 35.5

osmolalidad y presi n onc tica
Osmolalidad y Presión Oncótica
  • A 37 ºC una concentración de 1 osmol por litro produce: 19.300 mmHg de presión osmótica.
  • 1 miliosmol: 19.3 mmHg
  • 300 mosm/kg x 19.3 mmHg: 5790 mmHg
  • El valor medido es de 5500
  • Osmoles/kg: osmolalidad
  • Osmoles/L: osmolaridad
transporte activo
Transporte Activo
  • Ninguna cantidad neta de una sustancia puede difundirse contra un gradiente electroquímico.
    • Este es la suma de todas las fuerzas que actúan en la MC
      • Diferencia de concentración
      • Diferencia eléctrica
      • Diferencia de presión
transporte activo1
Transporte Activo
  • Paso de sustancias por la MC en contra de gradientes, de concentración, o eléctrico
    • Iones de sodio, potasio, calcio, hierro, hidrógeno, cloruro, yoduro, urato, algunos azúcares y la mayor parte de los aminoácidos
transporte activo2
Transporte Activo
  • Transporte activo primario:
    • La energía deriva del ATP
  • Transporte activo secundario
    • La energía deriva de la almacenada en forma de diferencias de concentración iónica entre los lados de la membrana, creadas por el transporte activo primario
transporte activo3
Transporte Activo
  • En ambos tipos intervienen las proteínas portadoras como en la difusión facilitada
    • Le confiere energía a la sustancia transportada
transporte activo primario
Transporte Activo primario
  • Iones de sodio, potasio, calcio, hierro, hidrógeno, cloruro
  • No ocurre en todas las células ni en todas las membranas intracelulares
  • Bomba de sodio-potasio
    • SACA SODIO, METE POTASIO
    • Todas las células del organismo
bomba de na k
Bomba de Na/K
  • Mantiene las diferencias de concentración de ambos iones
  • Establece el potencial eléctrico negativo en el interior de las células
  • Es la base de la transmisión nerviosa
bomba de na k1
Bomba de Na/K
  • Componentes físicos básicos:
    • Proteína portadora
      • Dos proteínas globulosas diferentes
        • Subunidad alfa, PM: 100 000
        • Subunidad beta, PM: 55 000
      • Subunidad alfa:
        • Tiene tres lugares de recepción para el ión sodio en la parte interna
        • Tiene dos lugares de recepción de iones potasio en el exterior
        • La porción interna tiene actividad ATPasa
bomba de na k2
Bomba de Na-K
  • Control del volumen celular
    • Las proteínas y otros compuestos orgánicos que no salen de la célula tienen carga negativa
      • Atraen gran número de iones +
    • Producen ósmosis de agua al interior de la célula
      • La bomba saca 3 Na+ y mete 2 K+
      • Mantiene además la negatividad intracelular
transporte activo primario de calcio
Transporte activo primario de calcio
  • El Ca intracelular es 10 000 veces menor en el LIC que en el LEC
    • Hay dos bombas de Ca
      • Una en la MC que saca el Ca de la célula
      • Otra lo bombea al retículo endoplásmico de los miocitos y a las mitocondrias de todas las células
    • La proteína portadora sirve como ATPasa
transporte activo primario de hidrogeniones
Transporte activo primario de hidrogeniones
  • Sucede en dos sitios importantes:
    • Glándulas gástricas
    • Túbulos distales y colectores
  • En las células parietales, lado secretor, la concentración de hidrogeniones es muy elevada, 1’
  • Se liberan en asociación con Cl en forma de HCl
  • En los TCD se elimina en las células intercaladas.
saturaci n del ta
Saturación del TA
  • El TA se satura igual que la difusión facilitada
  • Se satura por:
    • La velocidad limitada de las reacciones químicas para unir los iones
    • Hay límites para la liberación
    • Cambios conformacionales del acarreador
energ tica del ta
Energética del TA
  • La magnitud de la concentración que se logra con el TA de una sustancia determina:
    • La energía necesaria para el TA
    • La energía liberada como calor en las reacciones químicas
  • La Energía es proporcional al logaritmo de la concentración
energ tica del ta1
Energética del TA
  • Energía (calorías por miliosmol) =
    • 1400 log C1/C2
  • La cantidad de energía necesaria para concentrar 10 veces un osmol de una sustancia es casi 1400 calorías, para concentrarlo 100 veces es 2800 y para concentrarlo 1000 veces es de 4200 cal.
transporte activo secundario
Transporte activo secundario
  • Cotransporte:
    • Cuando el Na se ha transportado al exterior se aumenta su concentración y crea un gradiente.
    • Esta energía puede arrastrar a otras sustancias junto con él al interior de la célula
transporte activo secundario1
Transporte activo secundario
  • Contratransporte:
    • Los iones de Na intentan difundirse al interior de la célula por su elevado gradiente
    • El Na se une en el exterior a la proteína transportadora, la otra sustancia se une en el interior
    • Ambas se desplazan en sentidos opuestos.
cotransporte de glucosa y amino cidos con el na
Cotransporte de Glucosa y aminoácidos con el Na
  • La proteína portadora tiene dos sitios de unión en su lado externo, para el Na y para la glucosa
  • La concentración de Na en el exterior es muy elevada, lo que da la energía para el transporte
  • Sucede igual con los aminoácidos
  • Células epiteliales del TD y túbulos renales.
contratransporte de iones de ca e h con na
Contratransporte de iones de Ca+ e H+ con Na+
  • Contratransporte de Na+ y Ca++
    • Na+ al interior y Ca++ al exterior
    • Ambos unidos a la misma proteina
  • Contratransporte de Na+ e H+
    • TCP: Entra Na+ y sale H+
  • Otros:
    • Ca++ o Na+ por Mg++ ó K+
    • Cl- por HCO3 o SO4
transporte activo4
TRANSPORTE ACTIVO
  • Transporte Activo
    • Primario
      • Bomba de sodio-potasio
      • TA primario de calcio
      • TA primario de hidrogeniones
transporte activo5
TRANSPORTE ACTIVO
  • Transporte Activo
    • Secundario:
      • Transporte acoplado y contratransporte
        • Transporte de glucosa y aminoácidos acoplado al transporte de sodio
        • Contratransporte de sodio para iones de calcio e hidrogeniones