UNIVERSIDAD DE SONORA Escuela de Medicina

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. Membrana celular • Barrera lípida: • Bicapa de dos moléculas de espesor • Compuesta de fosfolípidos • Fosfato: hidrosoluble (hidrófila) • Ac. Graso: liposoluble (hidrófoba)

6. 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

7. Membrana celular • Barrera lípida: • Bicapa de dos moléculas de espesor • Compuesta de fosfolípidos • Fosfato: hidrosoluble (hidrófila) • Ac. Graso: liposoluble (hidrófoba)

8. 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

9. Membrana celular

10. 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

11. DIFUSIÓN • Todas las moléculas del cuerpo están en movimiento constante • Calor <> movimiento • Cesa el movimiento a 0 º absoluto

12. DIFUSIÓN • DIFUSIÓN SIMPLE • DIFUSIÓN FACILITADA.

13. 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

14. 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

15. 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

16. Difusión de sustancias liposolubles • Factor determinante: • Liposolubilidad • Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, alcohol • Difunden al interior de la célula con suma facilidad

17. 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

18. Difusión simple a través de canales de proteínas • Los canales tienen permeabilidad selectiva • Tienen “compuertas”

19. 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

20. 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

22. Compuertas del canal proteico • Controlan la permeabilidad • Sodio: superficie externa • Potasio: superficie interna

23. Mecanismos de cierrede las compuertas • Compuerta de voltaje: • En el caso del sodio, si se pierde la carga negativa IC, se abre la compuerta.

24. 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

25. 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

26. Difusión facilitada • Factores que afectan la velocidad neta de difusión • Permeabilidad de la membrana • Diferencia de concentración • Potencial eléctrico (difusión de iones

27. 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.

28. 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

29. 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.

30. 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.

31. Difusión facilitada • Factores que afectan la velocidad neta de difusión • Efecto de la diferencia de presión • Presión en el capilar (20 mmHg)

32. OSMOSIS • Difusión neta de agua: • Difusión en el eritrocito

33. Presión Osmótica • La magnitud de la presión necesaria para detener la presión

34. 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

35. 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

36. 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

37. 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

38. 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

39. 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

40. Transporte Activo • En ambos tipos intervienen las proteínas portadoras como en la difusión facilitada • Le confiere energía a la sustancia transportada

41. 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

42. 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

43. 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

44. 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

45. 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

46. 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.

47. 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

48. 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

49. 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.

50. 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