AGUA, DIFUSIÓN, TRANSPORTE, etc.

Recordemos los conceptos centrales en fisiología

• Relación estructura-función• Niveles de organización

• Teoría general de sistemas• Cibernética

Recordemos los conceptos centrales en fisiología

• HOMEOSTASIS

Claude Bernard:Fixité du milieu interieur

There will come a day when physiologists, poets, and philosophers will all speak the same language and understand one another.—Claude Bernard.

Recordemos los conceptos centrales en fisiología

Efectividad del control: GANANCIA = corrección / error

Ejemplo:Presión arterial 100 -> 175 mmHg 100 -> 125 mmHg

Corrección: 50 mmHgError: 25 mmHgGANANCIA: 50/25 = 2

Recordemos los conceptos centrales en fisiología

EL MEDIO INTERNO

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

• Se intercambia en grandes cantidades(150-500 g en los pulmones, 250 g en glándulas sudoríparas)

• Almacenes sanguíneos y musculares

Ejercicio intenso Normal y prolongado Ingresos

Líquidos Ingeridos 2100 ? Del metabolismo 200 200

Ingresos totales 2300 ? Pérdidas

Insensibles (piel) 350 350 Insensibles (pulmones) 350 650

Sudor 100 5000 Heces 100 100 Orina 1400 500

Pérdidas totales 2300 6600

• Solvente polar y de electrolitos (ej. iones).

EL AGUA EN EL CUERPO

Líquido transcelular1.0 L

(LCR, peritoneal, sinovial, pericárdico, intraocular)

60% del peso corporal

42 L para un individuo de 70 kg.

EL AGUA EN EL CUERPO: Medición por indicadoresMasa = cte.VolumenConcentración Volumen= Masa / Concentración

Plasma• Azul Evans• Azul Chicago• 125-I (afines por albúmina)

Glóbulos rojos• 51-Cr• 32-P

Extracelular (Plasma + Intersticial)Memb. Cel. < indicador < capilares• Tiosulfato Na• Inulina

Total• Antipirina• D2O• 3H20

Intracelular• V = Vt – VeIntersticial• V = Ve – Vp

Indicador:• Atóxico• Difusión rápida• Difusión uniforme• No sale del compartimiento

Vi x Ci / Ci comp = Vcomp

SINDICATO DEL TRANSPORTE

• Potencial químico• Energía libre de Gibbs• Ecuación de Nernst• Equilibrio Donnan

SINDICATO DEL TRANSPORTE

Difusión simple

Transport of water and solutes…

Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

café

azúcar

Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

azúcar

café

Transport of water and solutes…

Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

azúcar

café

Transport of water and solutes…

Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

azúcar

café

Transport of water and solutes…

Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

Explicación fenomenológica

Membrana imaginaria de área A y espesor x

Js

Transport of water and solutes…

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Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK

CxADJ s

s

Transport of water and solutes…

SINDICATO DEL TRANSPORTE: Ley de Fick

J= D (C1-C2)/ x

Donde J = tasa neta de difusiónD = coeficiente de difusión (soluto, solvente)C1-C2= gradiente de concentraciónX= distancia entre compartimientos

Permeabilidad selectiva al K+

fem = EK+ potencial de equilibrio para K+

En una solución de ELECTROLITOS también se mueven CARGAS…

POTENCIAL ELECTROQUÍMICO

Transporte de solutos a través de membranas biológicas

X XX

X

X

XX

Gibbs (de cada compartimiento)

Concentración, cargas, temperatura

G2>G1 => transporte pasivo de 2 a 1 hasta que G2=G1

Para darle un valor: E Gibbs molardG (a T, P, X constantes) = potencial químico µdm

µ= potencial electroquímico = µ0 + RTlnC1+ zFψ1

µ

Transporte de solutos a través de membranas biológicas

En el equilibrio µ1= µ2

µ= potencial electroquímico = µ0 + RTlnC1+ zFψ1

=> 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

Si C2=C1 => ΔV= 0

ΔV= RT ln C1 ecuación de Nernst zF C2

Mientras tanto, en la célula…

zP Ce CiAi Ae

Compartimentos electroneutros =>

zP+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

No olvidemos que Ai<Ci y que Ae=Ce!

=> Ci>Ce y Ae>Ai => ψe-ψi > 0

EQUILIBRIO GIBBS-DONNAN

SINDICATO DEL TRANSPORTE: tres ejemplos fuera del equilibrio

LOS IONES SE MUEVEN A TRAVÉS DE CANALES

La difusión de los iones depende del gradiente de concentración y del de carga

LA CELULA Y EL TACHO

TRANSPORTE ACTIVO Y PASIVO

PROPIEDADES COLIGATIVAS Y PRESIÓN OSMÓTICA