UNIVERSIDAD DE SONORA Escuela de Medicina Fisiología I Primera Unidad, Capítulo 4 Tercer Semestre...
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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
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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
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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
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Transporte a través 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
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Transporte a través de la membrana celular
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
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Membrana celular
Barrera lípida:Bicapa de dos
moléculas de espesor
Compuesta de fosfolípidos
• Fosfato: hidrosoluble (hidrófila)
• Ac. Graso: liposoluble (hidrófoba)
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Barrera lípida y proteínas de transporte en la MC
La bicapa de lípidos no se mezcla con el LIC ni con el LECBarrera contra el desplazamiento del agua y
sustancias hidrosolublesLas moléculas de proteína en la MC tienen
propiedades de transporte distintasVía alterna
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Membrana celular
Barrera lípida: Bicapa de dos
moléculas de espesor Compuesta de
fosfolípidos • Fosfato: hidrosoluble
(hidrófila)• Ac. Graso: liposoluble
(hidrófoba)
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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
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Membrana celular
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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
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DIFUSIÓN
Todas las moléculas del cuerpo están en movimiento constante Calor <> movimiento Cesa el movimiento a 0 º absoluto
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DIFUSIÓN
DIFUSIÓN SIMPLE
DIFUSIÓN FACILITADA.
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DIFUSIÓN
Difusión simpleMovimiento 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 sustanciaVelocidad del movimiento cinéticoNúmero de poros de la MC
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DIFUSIÓN
Difusión simplePuede 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
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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 Simple
Difusión facilitada
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Difusión de sustancias liposolubles
Factor determinante: Liposolubilidad
Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, alcohol Difunden al interior de la célula con suma facilidad
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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
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Difusión simple a través de canales de proteínas
Los canales tienen
permeabilidad selectiva
Tienen “compuertas”
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Difusión simple a través de canales de proteínas
La permeabilidad selectivaDepende 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
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Difusión simple
Compuertas del canal protéicoCompuerta de voltaje
Responde al potencial eléctrico de la MCCompuertas por ligando
Otra molécula se une con la proteína
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Compuertas del canal proteico
Controlan la permeabilidadSodio: superficie
externaPotasio: superficie
interna
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Mecanismos de cierrede las compuertas
Compuerta de voltaje:En el caso del sodio, si se pierde la
carga negativa IC, se abre la compuerta.
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Mecanismos de cierre de las compuertas
Compuertas por ligando:Se abren cuando otra molécula
se une a la proteína de la MCLa sustancia que se une se llama ligando.
Ej. Acetilcolina
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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
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusiónPermeabilidad de la membranaPermeabilidad de la membranaDiferencia de concentraciónDiferencia de concentraciónPotencial eléctrico (difusión de Potencial eléctrico (difusión de
ionesiones
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusiónPermeabilidad de la membrana: PPermeabilidad 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.
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusiónPermeabilidad de la membrana: PPermeabilidad de la membrana: P
Depende de: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
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusión Efecto de la diferencia de Efecto de la diferencia de
concentraciónconcentración La tasa de difusión hacia
adentro es proporcional a la concentración de las moléculas del exterior y viceversa.
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusión Efecto del potencial eléctrico Efecto del potencial eléctrico
sobre la difusión de ionessobre 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.
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Difusión facilitada
Factores que afectan la velocidad neta de difusiónEfecto de la Efecto de la
diferencia de presióndiferencia de presiónPresión en el capilar
(20 mmHg)
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OSMOSIS
Difusión neta de agua:Difusión en el eritrocito
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Presión Osmótica
La magnitud de la presión necesaria para detener la presión
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Osmosis
Número de partículas osmóticas y presión osmóticaLa 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
K= mv2/2
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OSMOSIS
“OSMOLALIDAD”: el osmolExpresa la concentración en términos de
número de partículas en vez de gramosNúmero de moléculas de la molécula gramo
de un soluto no disociado.1 gr de peso molecular de glucosa: 180 g de
glucosa: 1 osmol1gr de peso molecular de ClNa: 58.5 g: 2 osmoles
La osmolalidad normal del LEC y del LIC es de 300 mosm/kg
Na: 22.9898Cl: 35.5
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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 mmHg300 mosm/kg x 19.3 mmHg: 5790 mmHgEl valor medido es de 5500Osmoles/kg: osmolalidadOsmoles/L: osmolaridad
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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 MCDiferencia de concentraciónDiferencia eléctricaDiferencia de presión
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Transporte Activo
Paso de sustancias por la MC en contra de gradientes, de concentración, o eléctricoIones de sodio, potasio, calcio, hierro,
hidrógeno, cloruro, yoduro, urato, algunos azúcares y la mayor parte de los aminoácidos
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Transporte Activo
Transporte activo primario:La energía deriva del ATP
Transporte activo secundarioLa energía deriva de la almacenada en forma
de diferencias de concentración iónica entre los lados de la membrana, creadas por el transporte activo primario
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Transporte Activo
En ambos tipos intervienen las proteínas portadoras como en la difusión facilitadaLe confiere energía a la sustancia
transportada
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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-potasioSACA SODIO, METE POTASIOTodas las células del organismo
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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
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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
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Bomba de Na-K
Control del volumen celularLas 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
célulaLa bomba saca 3 Na+ y mete 2 K+Mantiene además la negatividad intracelular
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Transporte activo primario de calcio
El Ca intracelular es 10 000 veces menor en el LIC que en el LECHay dos bombas de Ca
Una en la MC que saca el Ca de la célulaOtra lo bombea al retículo endoplásmico de los
miocitos y a las mitocondrias de todas las células
La proteína portadora sirve como ATPasa
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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.
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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 ionesHay límites para la liberaciónCambios conformacionales del acarreador
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Energética del TA
La magnitud de la concentración que se logra con el TA de una sustancia determina:La energía necesaria para el TALa energía liberada como calor en las
reacciones químicasLa Energía es proporcional al logaritmo
de la concentración
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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.
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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
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Transporte activo secundario
Contratransporte:Los iones de Na intentan difundirse al interior
de la célula por su elevado gradienteEl Na se une en el exterior a la proteína
transportadora, la otra sustancia se une en el interior
Ambas se desplazan en sentidos opuestos.
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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.
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Contratransporte de iones de Ca+ e H+ con Na+
Contratransporte de Na+ y Ca++
Na+ al interior y Ca++ al exteriorAmbos 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
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TRANSPORTE ACTIVO
Transporte ActivoPrimario
Bomba de sodio-potasioTA primario de calcioTA primario de hidrogeniones
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TRANSPORTE ACTIVO
Transporte ActivoSecundario:
Transporte acoplado y contratransporte
Transporte de glucosa y aminoácidos acoplado al transporte de sodio
Contratransporte de sodio para iones de calcio e hidrogeniones
