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FACULTAD DE CIENCIAS
FARMACÉUTICAS Y BIOQUÍMICAS
ASIGNATURA: FISIOLOGÍA HUMANA
CLASE 1
FISIOLOGÍA DEL MEDIO INTERNO
Segundo T. Calderón Pinillos.
Biólogo - Maestría en Ciencias Fisiológicas
Facultad de Farmacia y Bioquímica * UIGV
FISIOLOGÍA HUMANA
UNIDAD I
A.
FISIOLOGÍA: GENERALIDADES
B.
MEDIO INTERNO
C.
HOMEOSTASIS
D.
FLUIDOS CORPORALES
E.
FENOMENO OSMOTICO
i.
ii.
iii.
iv.
Estructura molecular de la MBC
Osmosis
Fragilidad Osmotica
Regulación de volumen y osmosis
F. OSMOLARIDAD
Estructuras membranosas de la célula
Compuestas por:

Lípidos y proteínas
Comprenden:

Membrana celular

Membrana nuclear

Membrana del retículo
endoplásmico

Membrana mitocondrial

Lisosomas

Aparato de golgi
Membrana Celular


Constituye
una
barrera
fundamental impermeable a
iones, glucosa y úrea. El
O2,
CO2
y
alcohol
(liposolubles)
atraviesan
esta
porción
de
la
membrana con facilidad.
Posee
moléculas
de
colesterol
que
se
encuentran disueltas en la
bicapa lipídica. Contribuye
a la determinación del
grado de permeabilidad a
los
constituyentes
hidrosolubles
de
los
líquidos corporales.
MEMBRANAS CELULARES
Las membranas celulares se componen principalmente de lípidos y
proteínas. El componente lípido posee fosfolípidos, colesterol y
glucolípidos y explica la elevada permeabilidad de la membrana
celular a sustancias liposolubles, como dióxido de carbono,
oxígeno, ácidos grasos y hormonas esteroides.
El componente lípido de las membranas celulares también causa la
escasa permeabilidad de la membrana celular a sustancias
hidrosolubles, como iones, glucosa y aminoácidos.
El componente proteico de la membrana contiene transportadores,
enzimas, receptores hormonales, antígenos de superficie celular y
canales iónicos y acuosos.
Componente fosfolípicos de las membranas celulares
Los fosfolípidos incluyen un esqueleto glicerol fosforilado
("cabeza") y, dos "colas" de ácidos grasos.
El esqueleto de glicerol es hidrófilo (hidrosoluble) y las colas de
ácidos grasos son hidrófobas (insolubles en agua).
Por consiguiente, las moléculas de fosfolípidos tienen
propiedades hidrófilas e hidrófobas y se denominan anfipáticas.
Proteínas componentes de las membranas celulares
Las proteínas de las membranas celulares pueden ser integradas
o periféricas. La distribución de las proteínas en una bicapa de
fosfolípidos se ilustra por el modelo de mosaico líquido.
Membrana Celular
Las proteínas integradas atraviesan toda la membrana.
Poseen una porción central hidrófoba fijada a la bicapa de lípidos
mediante uniones hidrófobas y porciones terminales hidrófilas que
sobre salen en la solución acuosa de LIC y LEC.
Las proteínas integradas pueden actuar como transportadores (p.
ej., Na+-K+ ATP-asa) o canales iónicos y por tanto proporcionan
rutas para la transferencia de sustancias hidrosolubles a través de
la bicapa hidrófoba de lípidos.
Las proteínas periféricas sólo se presentan sobre un lado de la
membrana. Estas proteínas están fijadas a la bicapa de lípidos
mediante interacciones electrostáticas con los fosfolípidos de la
membrana. Ejemplos de proteínas periféricas son los receptores
de hormonas y los antígenos de la superficie celular.
Fisiología Celular
Célula y su función

Organización
de
la
célula;
Núcleo
(membrana
nuclear)
Citoplasma
(membrana celular)

Protoplasma: Compuesto
básicamente por:
Agua
Electrolitos
Proteínas
Lípidos
Hidratos de carbono
Organelas

Membrana Celular
Proteínas:
Conformadas
por
Glucoproteínas.
Tipos de proteínas:
 Integrales
(toda
la
membrana):
proporcionan canales
estructurales
(poros),
proteínas
transportadoras,
enzimas.
 Periféricas (ancladas a
la
superficie
de
membrana, en la parte
interna y unidas a las
integrales),
actúan
como enzimas u otro
tipo de reguladores.
Citosol: Porción líquida clara Citoplasma y Organelas
Contiene:

Proteínas disueltas,

electrolitos,

glucosa y

pequeñas cantidades de
compuestos lipídicos

Posee fibrillas de actina
(corteza o ectoplasma),
consistencia gelatinosa.

Endoplasma,
ubicado
entre
ectoplasma
y
membrana nuclear.

También se encuentran
glóbulos
de
grasas
neutras, gránulos de
glucógeno,
ribosomas,
vescículas secretoras y 5
organelas
muy
importantes:
Retículo
endoplásmico,
aparato
de Golgi, mitocondrias,
lisosomas
y
peroxisomas.
MEDIO INTERNO
Medio ambiente líquido en donde
vive la célula y de donde extrae
el oxígeno y nutrimentos, además
descarga en él sus productos
metabólicos de desecho.
O2
CO2
H2O
Condiciones
esenciales
del medio interno:
Concentración
óptima
de gases, elementos
nutritivos, iones y agua
Temperatura
Volumen
óptima
óptimo
MEDIO INTERNO
El agua como componente vital de la vida
57% de la masa corporal
La vida surge del agua
El quimismo vital requiere un medio acuoso.
Líquido intracelular
Líquido extracelular
MEDIO INTERNO
W.B. Cannon
s. XIX
HOMEOSTASIA. Equilibrio interno
Capacidad para mantener constante el
medio interno
Fisiología unitaria y coordinada
ELECTROLITOS DEL MEDIO INTERNO
ANIONES
HCO3
: 25-27 mEq/L
Cl
: 100 mEq/L
SO4 y PO4 :
4 mEq/L
Ac. Organic :
3 meq/L
Proteinas :
16 mEq/L
CATIONES
Na
: 140 mEq/L
K
: 3.5- 5 mEq/L
Ca :
4 mEq/L
Mg :
3 meq/L
MEDIO INTERNO
FLUIDOS CORPORALES
Líquido Intracelular
Membrana Celular
Líquido Extracelular o Medio Interno
F. Intersticial
F. circulante
F. transcelulares
MEDIO INTERNO
FLUIDOS
CORPORALES
Sistemas Dinámicos
E. Extracelular
E.Vascular
E. Intresticial
E. Intracelular
HOMEOSTASIA
Equilibrio interno
LIQUIDOS CORPORALES
Distribución del agua en los compartimientos líquidos del
cuerpo
En el cuerpo humano, el agua representa una elevada proporción
del peso corporal. La cantidad total de líquido o agua se denomina
agua total corporal y explica 50 a 60 % del peso del cuerpo. Por
ejemplo, un hombre de 70 kilogramos (kg), cuya agua corporal total
es 60% de su peso corporal, tiene 45.5 kg o 45.5 litros (L) de agua
(1 kg de agua = 1 L de agua).
Así, el agua corporal total es un porcentaje mayor del peso corporal
cuando la grasa del cuerpo es escasa y un menor porcentaje
cuando la grasa corporal es abundante.
LIQUIDOS CORPORALES
El agua total del cuerpo se distribuye en dos principales
compartimientos líquidos: líquido intracelular (LIC) y líquido
extracelular (LEC). El LIC se encuentra dentro de las células y
constituye dos terceras partes del agua total corporal; el LEC está
fuera de las células y representa un tercio del agua corporal total. El
LIC y el LEC están separados por las membranas celulares.
El LEC se puede dividir además en dos compartimientos: plasma y
líquido intersticial. El plasma es el líquido circulante en los vasos
sanguíneos y es el más pequeño de los dos subcompartimientos del
LEC. El líquido intersticial es el que realmente baña las células y
es el más grande de los dos subcompartimientos.
El líquido intersticial es un ultrafiltrado del plasma, formado
mediante procesos de filtración a través de la pared capilar.
MEDIO INTERNO
1
Composición plasma sanguíneo
Agua 91-93 %
Electrolitos
Proteínas
Gases
Hormonas
Solutos 6-8%
Productos de desecho
Productos metabólicos
Nutrientes
Factores de coagulación
MEDIO INTERNO: LIQUIDO EXTRACELULAR E INTRACELULAR
56% del cuerpo humano adulto es
líquido (2/3 intracelular y 1/3
extracelular)
Se
encuentra
en
constante
movimiento
Transportado rapidamente por la
sangre circulante
Contiene iones y nutrientes para
mantenimiento de la vida celular
INTRACELULAR VS EXTRACELULAR
EXTRACELULAR
INTRACELULAR
Contiene grandes cantidades de
Contiene grandes cantidades de
iones Na, Cl y bicarbonato,
iones K, Mg, PO4.
nutrientes como oxígeno, glucosa,
ácidos grasos y aminoácidos.
Contiene además CO2 y otros
productos celulares que van hacia
los riñones para su excreción.
CONTENIDO DEL AGUA CORPORAL SEGÚN EDAD
EL CONTENIDO DE AGUA
CORPORAL VARIA CON EL
SEXO Y CON LA EDAD.
RECIEN
NACIDO
:
APROXIMADAMENTE 80%
DEL PESO CORPORAL.
ADULTO : 50 – 60 % DEL
PESO CORPORAL.
ANCIANO : 40 – 45 % DEL
PESO CORPORAL.
CONTENIDO DE AGUA CORPORAL SEGÚN SEXO
VARON ADULTO : 60 % DEL
PESO CORPORAL.
MUJER ADULTA : 50 – 55 %
DEL PESO CORPORAL
CONTENIDO DE AGUA SEGÚN ESTADO NUTRICIONAL
Varón obeso -> 50% del peso corporal
mujer obesa -> 42% del peso corporal
El contenido de agua corporal guarda una relación inversa con el contenido
de grasa.
Las mujeres tienen menor porcentaje de agua respecto de los hombres
(puesto que la mujer posee mayor porcentaje de tejido adiposo).
Por esta razón los hombres delgados poseen mayor porcentaje del peso
corporal en forma de agua (- 70%) v las mujeres obesas presentan el
menor porcentaje (- 50%).
El agua total del cuerpo se distribuye en dos compartimientos principales:
líquido intracelular (LIC) y liquido extracelular (LEC).
Casi dos terceras partes del agua total del cuerpo se encuentran en el LIC
y aproximadamente un tercio en el LEC.
Expresados como porcentaje, 40% del peso corporal se halla en el LIC (2/3 de 60%)
y 20% en el LEC (1/3 de 60%).
El LEC se subdivide además en dos compartimientos menores: líquido intersticial y
plasma.
Cerca de tres cuartas partes del LEC se encuentran en el compartimiento intersticial
y la cuarta parte restante en el plasma.
Un tercer compartimiento líquido del cuerpo, el compartimiento transcelular, es
cuantitativamente pequeño e incluye los líquidos cefalorraquídeo, pleuraI, peritoneal
y digestivo.
BALANCE DE AGUA
H2 O
INGRESOS
Bebida
: 1500
Alimentos
: 800
Agua Metabolica : 300
Total
2600
EGRESOS
Orina
Piel y pulmones
Heces
Total
: 1500
: 900
: 200
2600
H2O
LIQUIDOS CORPORALES
Unidades para medir las concentraciones de soluto
Las concentraciones de solutos se expresan en moles por litro
(M/L), equivalentes por litro (eq/L) u osmoles por litro (osm/L).
En soluciones biológicas, las concentraciones de solutos casi
siempre son muy bajas y se expresan en mil/moles por litro (mMIL),
miliequivalentes por litro (meq/L) o miliosmoles por litro (mosm/L).
Una mol es 6 x 1023 moléculas de una sustancia. Una milimol es
1/1000 o 10-3 moles. Una concentración de glucosa de una mM/L
tiene 1x10-3 moles de glucosa en 1 L de solución.
Un equivalente se emplea para describir la cantidad de soluto con
carga eléctrica (ionizado) y es el número de moles multiplicado por
la valencia del soluto.
HOMEOSTASIS DEL MEDIO INTERNO
Equilibrio, Constancia o Igualdad de las características del medio interno.
El mantenimiento de la HOMEOSTASIS permite que la célula desempeñe
sus funciones de manera adecuada.
Definición: Conjunto de procesos regulatorios que mantienen las
composiciones del LIC y del LEC en estado estable.
Regulacion de la homeostasis
S.
Sistemas nervioso y endocrino

S.
nervioso:
Detecta
alteraciones y envía señales
en forma de impulsos
nerviosos que producen
cambios rápidos
Endocrino: detecta
cambios y a través de la
sangre envía los
reguladores químicos
(hormonas). Estos
cambios son lentos.
Ambos mecanismos se
coadyuvan para lograr el
equilibrio.
SISTEMAS DE RETROALIMENTACIÓN
Definición:
Ciclo de eventos monitorizados constantemente y
enviados a la región central
Componentes:
 Centro
de control: Determina el punto de
mantenimiento de alguna función: ej. Presión arterial,
frecuencia cardiaca, temperatura etc.
 Receptor: Monitoriza cambios producidos y envía
información (impulso aferente). Ante cambios (stress)
considerados como estimulo.
 Efector: Recibe mensaje (impulso eferente) y emite
una respuesta (efecto)
Tipos:

Sistemas
de retroalimentación positiva: Si la
respuesta potencia el estímulo original. Ejm.
Coagulación Sanguínea.
Sistema de retroalimentación negativa: Si la
respuesta invierte el estímulo original.
CONTROL DE LA
HOMEOSTASIS
Sistema de
Retroalimentación
Enfermedad:
homeostasis
Alteración
de
la
ENFERMEDAD
Definición: Es la pérdida del equilibrio del medio interno
o la alteración del organismo para conservar sus
funciones u homeostasis.
Tipos:

Enfermedades locales: Afecta un área determinada
del organismo

Enfermedades sistémicas: Afectan muchas partes
del organismo o su totalidad.
Tipos de alteraciones:

Subjetivas: Síntomas

Objetivas: Signos
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LAS MENBRANAS
Cómo atraviesan la membrana las diferentes sustancias?
Lipofílicas no cargadas
(> coef. De Dif.): atraviezan la capa lipídica (O2, CO2).
Polares pequeñas (> coef. De Dif.): por poros intermoleculares
(H2O).
Hidrofílicas o polares grandes: a través de un transportador (glu,
aa) o canal (iones).
Cuáles son los principales procesos por los que las sustancias
atraviezan las membranas celulares?
Difusión simple
Difusión facilitada
Transporte activo
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS DE LAS MEMBRANAS CELULARES.
Difusión simple
Difusión no electrolítica
La difusión simple ocurre como resultado del movimiento térmico
aleatorio de las moléculas, hay difusión neta del soluto desde A
hasta B que continúa hasta que las concentraciones de soluto en
ambas soluciones se igualen.
La difusión neta del soluto se denomina flujo o corriente
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS DE LAS MEMBRANAS CELULARES
Gradiente de concentración. El gradiente es la fuerza impulsora
para la difusión neta.
Difusión facilitada
La difusión facilitada ocurre siguiendo un gradiente de potencial
electroquímico; por lo tanto, no requiere aporte de energía
metabólica.
La difusión facilitada emplea un transportador de membrana.
Un ejemplo excelente de difusión facilitada es el transporte de Dglucosa hacia el interior de las células del músculo esquelético.
OSMOSIS
Osmosis es el flujo de agua a través de una membrana
semipermeable causado por diferencias de concentración de soluto.
Las diferencias de concentración de solutos impermeables
establecen diferencias de presión osmótica y esta diferencia de
presión osmótica da lugar al flujo de agua por ósmosis.
La ósmosis del agua no es difusión de agua: la ósmosis ocurre por
una diferencia de presión.
OSMOSIS
Se refiere a la difusión simple del H2O a favor de su gradiente
de concentración.
TIPOS DE TRANSPORTE ACTIVO
PRIMARIO: requiere energía de la hidrólisis del ATP, o de otro
enlace fosfato.
SECUNDARIO: la energía deriva de la diferencia de concentración
creada por transporte activo.

Cotransporte

Contratransporte
Bomba de 3Na+/2K+ ATPasa:

Su inhibición (> [Na+] en el LIC) por glucósidos cardiacos
aumenta la fuerza contráctil del corazón.
Bomba de Ca++ ATPasa: mantiene baja la [Ca] en el LIC (10 -7 M).
Bomba de H+/K+ ATPasa: bombea [H+] del LIC a la luz del
estómago.

Su inhibición reduce la [H+]
TRANSPORTE ACTIVO
Transporte activo primario
En el transporte activo uno o más solutos se mueven contra un
gradiente de potencial electroquímico, el soluto se desplaza desde
un sitio de menor concentración, se debe suministrar energía
metabólica en la forma de ATP.
En el proceso, el ATP se hidroliza hacia difosfato de adenosina
(ADP) fosfato inorgánico (P) , y se libera energía de la unión del
ATP al se transfiere a la proteína de transporte, o cual inicia un ciclo
de fosforilación y desfosforilación.
Tres ejemplos de transporte activo primario en sistemas fisiológicos
son la Na+ - K+ ATP-asa presente en todas las membranas celulares,
el sistema Ca2+ ATP-asa del retículo sarcoplásmico y el sistema H+-K+
ATP-asa observado en las células gástricas parietales.
TRANSPORTE ACTIVO
La Na+ -K+ ATP-asa está presente en las membranas de todas las
células. Bombea Na+ desde el LIC al LEC y K-desde el LEC al LIC.
Cada ion se desplaza contra su respectivo gradiente electroquímico,
por cada tres iones Na* bombeados al exterior de la célula, se bombean dos iones K+ hacia el interior de ésta.
La Na+ -K+ ATP-asa se encarga de mantener los gradientes de
concentración para Na+ y K+ a través de las membranas.
Na+-K+ ATP-asa (bomba Na+-K+)
TRANSPORTE ACTIVO
La Ca2+ ATP-asa se encuentra en membranas del retículo
sarcoplásmico, membranas mitocondriales y en muchas
membranas celulares.
Bombea Ca+ contra su gradiente de potencial electroquímico y se
encarga de mantener la concentración intracelular de Ca2+ muy
baja.
Ca 2+ ATP-asa (bomba de Ca 2+ )
TRANSPORTE ACTIVO
La H+-K+ ATP-asa se encuentra en las células parietales de la
mucosa gástrica. Bombea H+ desde el LIC de las células parietales
hacia la luz del estómago donde acidifica el contenido gástrico.
El omeprazol, un inhibidor de la H+-K+ ATP-asa gástrica, se puede
emplear en la terapéutica para reducir la secreción de H- en el
tratamiento de algunos tipos de enfermedad ulcerosa.
H+-K+ ATP-asa (bomba H+-K+)
Transporte activo secundario
Los procesos de transporte activo secundario son aquellos en los
cuales está acoplado el transporte de dos o más solutos.
Uno de los solutos, por lo general Na+. se mueve en favor de su
gradiente electroquímico y el otro soluto se mueve contra su
gradiente electroquímico, el nombre de transporte activo secundario
se refiere al uso indirecto de ATP.
Existen dos tipos de transporte activo secundario. Si el soluto se
mueve en la misma dirección que el Na+ se denomina cotransporte
o simporte.
Si el soluto se mueve en dirección opuesta del Na+ se llama
contratransporte, antiporte o intercambio.
Bomba de Na+/K+ ATPasa
Se encuentra en todo tipo de célula
Es una proteina integral (transmembranaria)
Transporta corriente, es electrogénica
En reposo contribuye a 45% de nuestros gastos energéticos
Es responsable de las concentraciones intra y extra celulares de
Na+ y K+
Transporte activo secundario
COTRANSPORTE (glu, aa)
Na+
glu
3Na+
2K+
glu
COTRANSPORTE
Cotransporte (simporte) es una forma de transporte activo
secundario en el cual todos los solutos se transportan en la misma
dirección a través de la membrana celular.
El Na+ se mueve hacia el interior de la célula sobre el acarreador
siguiendo su gradiente electroquímico y los solutos, cotransportados
con Na+, también se mueven hacia el interior de la célula.
Por ejemplo, en las membranas luminales de las células epiteliales
del intestino delgado y del túbulo proximal renal se observa
cotransporte de Na+-glucosa y cotransporte de Na+aminoácidos.
Transporte activo secundario
CONTRATRANSPORTE
(3Na+/2Ca++) fenómenos de contracción muscular.
(Na+/H+) previene la acidificación del LIC.
3Na+
Ca++
Na+
H+
CONTRATRANSPORTE
El contratransporte (antiporte o intercambio) es una forma de
transporte activo secundario en la cual los solutos se mueven en
direcciones opuestas a través de la membrana celular.
El Na+ se mueve hacia el interior de la célula sobre el
transportador siguiendo químico; los solutos contratransportados
o intercambiados por Na+ se mueven hacia el exterior de la
célula.
El contratransporte se ilustra por el intercambio de Ca+ -Na+ y por el
intercambio de Na+ - K+ , cada proceso emplea el gradiente Na+
establecido por Na+-K+ATP-asa como fuente de energía.
El intercambio de Ca2+ -Na+ es uno de los mecanismos de
transporte, junto con Ca2+ ATP-asa, que ayudan a mantener la
concentración intracelular de Ca+ a niveles muy bajos (= 10-7 M).
REGULACIÓN OSMÓTICA
La presión osmótica de la solución depende de dos factores:
concentración de partículas osmóticamente activas y permanencia
del soluto en la solución (es decir, si el soluto puede atravesar la
membrana o no).
Cuando dos soluciones separadas por una membrana
semipermeable tienen la misma presión osmótica eficaz, son
isotónicas, esto es, no hay flujo de agua entre ellas.
Cuando dos soluciones tiene presiones osmóticas eficaces
diferentes, la solución con menor presión osmótica eficaz es
hipotónica y aquella con la presión osmótica eficaz más alta es
hipertónica.
El agua fluye desde la solución hipotónica hacia el interior de la
solución hipersónica.
PRESIÓN OSMÓTICA
Es la presión ejercida por las partículas en solución.
Provee el gradiente de [H2O] para la difusión de [H2O].
P x V = R x T x m (M = C x V)
P=RxTxC
C, depende de g y de s
g = #de partículas/mol (osm/mol)
s = facilidad de un soluto para atravezar una
membrana (coef. de reflexión)
s =1, impermeable al soluto; s =0, 100% permeable al
soluto
LA OSMOREGULACIÓN REQUIERE DE PROCESOS ACTIVOS
Dichos procesos se describen mediante la ecuación de Nernst.
Csangre
Eeq= RT
ln
zF
Cmedio
El potencial de difusión o de equilibrio (potencial de Nernst)
es la energía eléctrica potencial necesaria para balancear la energía
del gradiente de concentración, i. e., la energía química.
REGULACIÓN OSMÓTICA
• Todo organismo debe mantener la composición de solutos y H2O en
sus fluidos corporales constantes, a pesar de las variaciones del
medio externo, para realizar sus funciones adecuadamente.
• LA CONSTANCIA DEL MEDIO INTERNO ES CONDICIÓN DE VIDA
LIBRE.
• Las concentraciones internas y externas tienden a igualarse, el
organismo debe mantener constante el medio interno.
REGULACIÓN OSMÓTICA
El rol de los riñones en la adaptación depende de su capacidad de
concentrar o diluir la orina, capacidad que depende de su estructura.
En la escala animal se pueden dividir los órganos excretores de
acuerdo a su función en tres grupos:
1.
Órganos excretores que producen orina isotónica con los fluidos
corporales.
2.
Órganos excretores que producen orina que producen
orina hipotónica.
3.
Órganos excretores que producen orina hipertónica.
REGULACIÓN OSMÓTICA EN LA ESCALA ANIMAL
1.
2.
3.
Disminuyendo las gradientes.
Disminuyendo su permeabilidad.
Igualando el flujo del medio externo en sentido contrario,
con uso de energía.
Las estrategias usadas para mantener constante la concentración de
solutos y de H2O, varían de acuerdo al ambiente y son
completamente diferentes en agua salada, agua dulce o aire.
pH = -
log [ H ]
ECUACION DE HENDERSON - HASSELBACH
pH = pK + log
7.4 = 6.1 + log
REGULACIÓN OSMÓTICA
El pH es un término logarítmico empleado para expresar
concentración de hidrógeno (H').
Puesto que la concentración de H' en los líquidos del cuerpo es muy
baja (40 x 10-9 eq/L en sangre arterial) es conveniente una
expresión logarítmica como el pH.
pH = - log10 [H+]
OSMOLARIDAD
La osmolaridad de una solución es la concentración de sus
partículas osmóticamente activas.
Para calcular la osmolaridad es necesario conocer la concentración
del soluto y si el soluto se disocia en la solución.
Por ejemplo, la glucosa no se disociasen solución; el NaCl se
disocia en dos partículas y el CaCI, lo hace en tres partículas.
OSMOLARIDAD
Osmolaridad es la concentración de partículas en solución
expresada como osmoles por litro. Si un soluto no se disocia en
solución (p. ej., glucosa), entonces su osmolaridad es igual a su
molaridad. Si un soluto se disocia en más de una partícuIa en
solución (p. ej., NaCI), entonces su osmolaridad es igual a la
molaridad multiplicada por el número de particulas en solución; por
ejemplo, una solución que contenga 1 mMIL de NaCl es 2 mosm/L,
puesto que el NaCl se disocia en dos partículas.
OSMOLARIDAD
La osmolaridad se calcula como sigue:
Osmolaridad = g C
donde :
Osmolaridad
= concentración de partículas (mosm/L)
g
= número de partículas por mol en solución (osm/mol)
C
= concentración (mMIL)
OSMOLARIDAD
Si dos soluciones tienen la misma osmolaridad cal-culada se les
denomina isoosmóticas.
En cambio, si poseen diferentes osmolaridades calculadas, la
solución con mayor osmolaridad se llama hiperosmótica y la de
menor osmolaridad se denomina hipoosmótica.
OSMOLARIDAD
La refiere a la presencia de solutos combinados (en moles) en el agua.
OSM = g . C
g = número de partículas/mol (osm/mol)
C = concentración (mM/L)
Una concentración de glucosa de 20 mmol/l, con un coef. de reflexión de
0.9, generará un mayor flujo de agua que una concentración de urea de 50
mmol/l, con un coef. de reflexión de 0.2 (V o F )
Solución:
glucosa = 20 mmol/l, coef. de reflexión = 0.9, urea = 50 mmol/l, coef. de
reflexión = 0.2
glucosa=20x1.0x0.9 = 18
urea = 50x1.0x0.2 = 10
OSMOLARIDAD
Una concentración de urea de 150 mmol/l, con un coef. de reflexión
de 1, generará un mayor flujo de agua que una concentración de
NaCl de 145 mmol/l, con un coef. de reflexión de 1 (V o F)
urea = 150 mmol/l, coef. de reflexión = 1,
NaCl = 145 mmol/l, coef. de reflexión = 1
urea = 150x1.0x1.0 = 150
NaCl= 145x2.0x1.0 = 290
El NaCl generará un mayor flujo de agua
Problema. La solución A es 2 mM/L de urea y la solución B es 1
mM/L de NaCI. Asumiendo que gm.1 = 1.85: ¿son isoosmóticas las
dos soluciones?
Solución. Calcular las osmolaridades de ambas soluciones para
compararlas. La solución A contiene urea, que no se disocia en
solución.
La solución B contiene NaCI, que en solución se disocia parcial
pero no completamente (esto es, g < 2.0).
Así:
OsmolaridadA
= 1 osm/mol x 2 mM/L
=2 mosm/L
OsmolaridadB
= 1:85 osm/mol x 1 mM/L
= 1.85 mosm/L
Las dos soluciones no tienen la misma osmoralidad calculada, por
lo tanto no son isoosmóticas.
La solución A tiene mayor osmoralidad que la solución B y es
hiperosmótica, la solución B es hipoosmótica.
La presión requerida para obtener el flujo de agua es la presión
osmótica de la solución.
POTENCIAL DE MEMBRANA
Es la diferencia de potencial generada cuando un ión se
difunde siguiendo su gradiente de concentración.
No genera cambios en la concentración del ión.
Dada una diferencia de concentración y una membrana
semipermeable, se genera una diferencia de potencial
(potencial de difusión).
La carga que se transporta a un lado de la membrana retarda y
luego detiene la mayor difusión del ión.
 El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra
exactamente a la tendencia de la difusión de un ión a seguir la
diferencia de concentración.
POTENCIAL DE EQUILIBRIO
Se calcula mediante la Ecuación de NERNST
E = -2.3 RT log 10 (Ci)
zF
(Ce)
2.3 RT/F = cte. 60 mV a 37 oC
Z = carga del ión
En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de
la membrana es cero.
POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO
(DE -50 A -90 MV)
Es la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de la célula
en reposo.
Es el potencial promedio debido a la difusión de todos los iones que
pueden atravesar la membrana.
La membrana en reposo es de 20 a 100 veces más permeable al
K+ que a los otros iones.
El K+ se mueve del LIC al LEC y deja un exceso de cargas
negativas hacia el lado citoplasmático de la membrana celular.
La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).
CANALES IÓNICOS
Son vías celulares con filtros de selectividad y con compuertas que
los ponen en estados conformacionales funcionales diferentes:

REPOSO: cerrado, pero disponible para su apertura por
estímulos químicos o eléctricos.

ACTIVADO: abierto, permite el paso de una corriente iónica.

INACTIVADO: cerrado, y NO disponible para su abertura
Cambios en el potencial de membrana.
DEFINICIONES
DEPOLARIZACION: el potencial cambia de -90 mV hacia O mV
(menos polarizado)
UMBRAL: nivel de potencial donde suficiente depolarización ha
ocurrido para generar un potencial de acción.
REPOLARIZACION: el potencial vuelve de O mV hacia -90 mV
(se polariza de nuevo)
HIPERPOLARIZACION: el potencial se vuelve más negativo (se
polariza) que el potencial de reposo
POTENCIAL DE ACCIÓN
umbral
+50
mV
0
depolarización
repolarización
-50
hiperpolarización
-100
0
1
2
msec
CAMBIOS DE NA+ Y K+ DURANTE EL POTENCIAL DE ACCIÓN
Un potencial de acción se refiere a la serie de cambios de
potencial
DEPOLARIZACION:

Se abren las compuertas m, se activan los canales de Na+,
fluye Na+ hacia el LIC
REPOLARIZACION:

Se abren las compuertas n, se activan los canales de K+,
fluye K+ hacia el LEC
LA IMPORTANCIA DEL K+
Cambios de K+ en el LEC alteran el potencial de equilibrio y el
potencial de reposo



A < K+ en el LEC, > gradiente de concentración 
Un potencial de equilibrio más (-), hiperpolarización
A más (-) el potencial de equilibrio
Más (-) el potencial de reposo
LA IMPORTANCIA DEL K+
Porqué una disminución del K+ en el LEC provocaría debilidad
muscular?

Porque el potencial de reposo se encontraría mucho más
lejos del UMBRAL, lo que retrasaría el inicio del potencial de
acción.
Porqué se activan los canales de Na+ antes de los de K+ en
respuesta al estímulo de depolarización?
Porque los canales de Na+ son más sensibles al cambio de voltaje
que los canales de K+
Los canales de Na+ se activan en presencia de potenciales de
membrana más negativos.
FISIOLOGÍA DEL MEDIO INTERNO
Segundo T. Calderón Pinillos.
Biólogo - Maestría en Ciencias Fisiológicas
Facultad de Farmacia y Bioquímica * UIGV