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Líquidos Del
Organismo
UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA FACULTAD DE MEDICINA
ESCUELA DE MEDICINA “LUIS RAZETTI” DEPARTAMENTO DE CIENCIAS FISIOLÓGICAS CÁTEDRA DE FISIOLOGÍA HUMANA NORMAL
Dr. ALBERTO JOSE GARCIA GONZÁLEZ Medico Cirujano
MSc & Dr. Bioquímica – IVIC Profesor Cátedra de Fisiología. Escuela “Luis Razetti” - UCV
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Características Fisicoquímicas del
Agua
Compartimiento
Composición
• MOLÉCULA
• SOLUCIÓN
• Distribución
• Medición
• Factores
• Presencia de solutos
• Mecanismos de intercambio
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¿Cómo ocurre el intercambio de agua y
solutos entre los compartimientos?
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IngresosDieta
EgresosRiñónPulmónHecesSudorPiel
Liquido extracelular
14.0 L
Liquido Intersticial
11.0 L
Plasma11.0 L
Liquido Intracelular
11.0 L
Sistema Linfático
Endotelio capilar
Membrana celular
Intercambio de agua y solutos entre los compartimientos
Intercambio transendotelio
capilar
Intercambio transmembrana
celular
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Intercambio transendotelio capilar
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La circulación lenta de la sangre por los vasos de pequeño calibre (arteriolas/capilares) es responsable del intercambio de gases, nutrientes y catabólitos entre la sangre y los tejidos
Intercambio transendotelio capilar
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Lumen Vascular
Lamina Basal
Fenestración endotelial
(Poro)Hendidura Intercelular
CaveolaVesiculas
Difusión a través de la fenestracion
Difusión a través de la hendidura
Difusión trascelular
directa
El intercambio endotelial capilar se realiza por:• Difusión/Filtración (Salida del capilar)• Transcitosis• Absorción (entrada al capilar)
Depende de:•Tamaño de la molécula•Grosor del poro•Endotelio
Intercambio transendotelio capilar
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Fuerzas de Starling
Presión hidrostática capilar (Pc) Presión hidrostática intersticial (Pi)
Coeficiente de filtración (Kf),
Presión oncótica Capilar (πc) Presión oncótica intersticial (πi)
Intercambio transendotelio capilar
R
Coeficiente de Reflexión (R)
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Intercambio transendotelio capilar
Presión neta de Filtración
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Ultrafiltración
Intercambio transendotelio capilar
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Arrastre por solvente
Cuando hay un flujo neto de solvente, en una dirección, el solvente tiende a arrastrar junto consigo algunas moléculas de soluto
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Lumen Vascular
Lamina Basal
Fenestración endotelial
(Poro)Hendidura Intercelular
CaveolaVesiculas
Difusión a través de la fenestracion
Difusión a través de la hendidura
Difusión trascelular
directa
El intercambio endotelial capilar se realiza por:• Difusión/Filtración (Salida del capilar)• Transcitosis• Absorción (entrada al capilar)
Depende de:•Tamaño de la molécula•Grosor del poro•Endotelio
Intercambio transendotelio capilar
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Intercambio transendotelio capilar
Adsorción
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IngresosDieta
EgresosRiñónPulmónHecesSudorPiel
Liquido extracelular
14.0 L
Liquido Intersticial
11.0 L
Plasma11.0 L
Liquido Intracelular
11.0 L
Sistema Linfático
Endotelio capilar
Membrana celular
Intercambio de agua y solutos entre los compartimientos
Intercambio transendotelio
capilar
Intercambio transmembrana
celular
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Figure 5-6
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Figure 5-4
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Figure 5-5
Gradiente de Concentración
Difusión implica la concentración es uniforme en el compartimiento
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DIFUSION SIMPLE
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Iones
Glucosa Sucrosa
Grandes moléculas polares no cargadas
Aminoácidos ATP Glucosa 6 fosfato
moléculas polares cargadas
Permeabilidad de la bicapa lipídica
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Permeabilidad de la bicapa lipídica
CO2
N2
O2
H2O
Gases
Pequeñas moléculas polares no cargadas
Urea
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El flujo difusivo que atraviesa una superficie (J en mol cm-2 s-1) es directamente proporcional al gradiente de concentración.
La ley de Fick
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ECUACION DE FICK
Si la molécula no es cargada, el movimiento de Difusión responde a la primera Ley de Fick de Difusión:
“El flujo neto de moléculas por unidad del área de membrana es proporcional al gradiente de concentración”
J= Flujo neto D= Coeficiente de Difusión A= Área C1=Concentración de un sustancia en el compartimiento 1 C2=Concentración de una sustancia en el compartimiento 2
J/ A= -D Δc/ Δx
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Potencial Químico y Condición de Equilibrio Químico
Para dos compartimentos separados por una membrana permeable al soluto la diferencia de potencial químico es:
µ = µ2-µ1= RT ln c2-RT ln c1 = RT ln (c2/c1)
El potencial químico µ (energía potencial química):
µ = µo + RT ln c R = Constante universal de los gases ideales = 0,08205 litro atm K–1 mol–1 T = Temperatura absoluta C = Concentración
En equilibrio químico :
µ = µ2-µ1 = 0
lo que implica que µ1= µ2 y que c1 =c2
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Factores que modifican el transporte pasivo a traves de la membrana celular
Propiedades de la membrana
Composición de la membrana
Área de superficie total disponible para
difusión
Espesor y estructura de la membrana
Diámetro de los poros de la membrana
Presencia de carga eléctrica en los poros
Presencia de carga eléctrica
Presencia de transportadores para la
substancia.
Gradiente de concentración
Coeficiente de permeabilidad
Coeficiente de partición aceite:agua
Diámetro efectivo de la partícula
Presencia de carga eléctrica
Propiedades de la substancia
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TIPOS DE TRANSPORTE
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TIPOS DE TRANSPORTE
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TIPOS DE TRANSPORTE
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m=Δy/Δx
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TIPOS DE TRANSPORTE
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Table 5-2
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Table 5-3
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Figure 5-24 - Overview
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gradiente de
concentración
transmembrana
para un SOLUTO
permeabilidad de
la membrana a
ESE SOLUTO
Diferencia de potencial químico
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Composición de los compartimientos corporales
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La neutralidad electroquímica requiere que la suma
de los aniones de un lado de la membrana sea igual
a la suma de los cationes del otro lado
El producto de las concentraciones de los iones
difusibles de un lado de la membrana es igual al
producto de los mismos del otro lado de la
membrana
Existen más partículas osmóticamente activas en el
sitio donde está la proteína que del otro lado
En el compartimiento donde se encuentran las
proteínas, la concentración de aniones difusibles es
menor que la de los cationes difusibles
Equilibrio de Gibbs-Donnan
Gradiente de carga eléctrica transmembrana Gradiente de concentración transmembrana
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Diferencia de Potencial
electroquímico
gradiente de
concentración
transmembrana
para esos iones
permeabilidad
relativa de la
membrana a los
iones específicos
En todos los sistemas biológicos los iones
están asimétricamente distribuidos generando
un gradiente a través de las membranas
celulares.
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Voltaje = Fuerza Electromotriz (Mover cargas eléctricas)
(V) Potencial de Unión
+ -
K+ Cl-
K+ Cl-
K+
K+
KCl
H2O
Cl-
Cl- K+
K+ Cl-
Cl-
Al instante Gradiente eléctrico V = 0
Origen Movilidad diferencial de iones y diferencia de concentración
Gradiente de potencial
Químico
Eléctrico Potencial Electroquímico
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F = La constante de Faraday Z = Carga electrica
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En las células la mayoría de los iones no están en equilibrio electroquímico. Si tienen una vía de paso a través de la membrana van a entrar o salir de la célula dependiendo de la fem.
La fem para un ión se define como la diferencia entre el potencial de la membrana y el potencial de equilibrio del ión:
fem = Vm - Veq
Los cationes entran a la célula si la fem es negativa y salen si la fem es positiva
Los aniones entran a la célula si la fem es positiva y salen si la fem es negativa
Fuerza electromotriz para un ión
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Condición de Equilibrio Electroquímico
Para un soluto iónico con distintas concentraciones en dos compartimentos separados por una membrana, la diferencia de potencial electroquímico es:
µ = µ2 - µ1 = RT ln (c2/c1) + zF(V2-V1)
µ = Diferencia de potencial electroquímico
µ1 = potencial electroquímico compartimiento 1
µ2 = potencial electroquímico compartimiento 2
Se obtiene equilibrio electroquímico cuando:
µ = 0 = µ2 - µ1
Entonces
µ = µ2 - µ1 = RT ln (c2/c1) + zF(V2-V1) = 0
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En el equilibrio electroquímico celular:
µ = µic -µec = RT ln (Cic/Cec) + zF(Vic-Vec) = 0
zF(Vic-Vec) = -RT ln (Cic/Cec) = RT ln (Cec/Cic)
E = Vic-Vec= (RT/zF) * ln (Cec/Cic)
Potencial de equilibrio: Flujo neto de cargas y masa igual a cero
Ecuación de Nernst
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Figure 5-34a
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Figure 5-36
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La distribución iónica es diferente en el interior y el exterior celular
Na+
K
AO rgánicos
Cl-
K+ Na
Cl Exterior
Interior
+
+
ATPasa Na+-K+ 150 mM
5 mM 145mM
15 mM
125mM
5 mM
+ -
+ -
+ -
+ - + -
+ -
Existe una diferencia de potencial eléctrico: + exterior - interior
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Figure 5-33
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• relaciona la concentración de estos iones a cada lado de la membrana (in =dentro, out =fuera) (P, representa los coeficientes de permeabilidad de los distintos iones)
Ecuación de Goldman-Hodgkin y Katz
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Potencial de reposo en la membrana
•De reposo: cuando no están transmitiendo señales = - 90 Mv
•Es producido por:
*DIFUSIÓN PASIVA DEL K:
a través de un canal proteico = - 94 Mv
*DIFUSIÓN PASIVA DEL Na:
a través de canales proteicos pero con menos
permeabilidad que el K = + 61 Mv
La combinación de ambos generan un
POTENCIAL NETO de – 86 Mv
*BOMBA Na-K:
saca 3 Na+ y mete 2 K = - 90 Mv
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Características Fisicoquímicas del
Agua
Compartimiento
Composición
• MOLÉCULA
• SOLUCIÓN
• Distribución
• Medición
• Factores
• Presencia de solutos
• Mecanismos de intercambio