UNIVERSIDAD DE SONORA Escuela de Medicina

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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

• 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

• 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

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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
• Proteínas16g/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 LEC
• Barrera contra el desplazamiento del agua y
  sustancias hidrosolubles
• Las moléculas de proteína en la MC tienen
  propiedades de transporte distintas
• Vía 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 ltgt movimiento
• Cesa el movimiento a 0 º absoluto

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DIFUSIÓN

• DIFUSIÓN SIMPLE
• DIFUSIÓN FACILITADA.

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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

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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
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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 facilitada
Difusión Simple
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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 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

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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

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(No Transcript)
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Compuertas del canal proteico

• Controlan la permeabilidad
• Sodio superficie externa
• Potasio 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 MC
• La 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
  difusión
• Permeabilidad de la membrana
• Diferencia de concentración
• Potencial eléctrico (difusión de iones

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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.

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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

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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.

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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.

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Difusión facilitada

• Factores que afectan la velocidad neta de
  difusión
• Efecto de la diferencia de presión
• Presión 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
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

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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
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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 mmHg
• 300 mosm/kg x 19.3 mmHg 5790 mmHg
• El valor medido es de 5500
• Osmoles/kg osmolalidad
• Osmoles/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 MC
• Diferencia de concentración
• Diferencia eléctrica
• Diferencia de presión

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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

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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

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Transporte Activo

• En ambos tipos intervienen las proteínas
  portadoras como en la difusión facilitada
• Le 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-potasio
• SACA SODIO, METE POTASIO
• Todas 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 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

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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

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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 iones
• Hay límites para la liberación
• Cambios 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 TA
• La energía liberada como calor en las reacciones
  químicas
• La 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

51
Transporte activo secundario

• Contratransporte
• Los iones de Na intentan difundirse al interior
  de la célula por su elevado gradiente
• El 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 exterior
• Ambos 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 Activo
• Primario
• Bomba de sodio-potasio
• TA primario de calcio
• TA primario de hidrogeniones

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TRANSPORTE ACTIVO

• Transporte Activo
• Secundario
• Transporte acoplado y contratransporte
• Transporte de glucosa y aminoácidos acoplado al
  transporte de sodio
• Contratransporte de sodio para iones de calcio e
  hidrogeniones