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AGUA, DIFUSIÓN, TRANSPORTE, etc.
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Recordemos los conceptos centrales en fisiología
• Relación estructura-función• Niveles de organización
• Teoría general de sistemas• Cibernética
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Recordemos los conceptos centrales en fisiología
• HOMEOSTASIS
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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
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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
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EL MEDIO INTERNO
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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).
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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.
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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
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SINDICATO DEL TRANSPORTE
• Potencial químico• Energía libre de Gibbs• Ecuación de Nernst• Equilibrio Donnan
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SINDICATO DEL TRANSPORTE
Difusión simple
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Transport of water and solutes…
Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK
café
azúcar
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Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK
azúcar
café
Transport of water and solutes…
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Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK
azúcar
café
Transport of water and solutes…
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Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK
azúcar
café
Transport of water and solutes…
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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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17
Transporte de no-electrolitos: LEY DE FICK
CxADJ s
s
Transport of water and solutes…
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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
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Permeabilidad selectiva al K+
fem = EK+ potencial de equilibrio para K+
En una solución de ELECTROLITOS también se mueven CARGAS…
POTENCIAL ELECTROQUÍMICO
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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
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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
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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
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SINDICATO DEL TRANSPORTE: tres ejemplos fuera del equilibrio
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LOS IONES SE MUEVEN A TRAVÉS DE CANALES
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La difusión de los iones depende del gradiente de concentración y del de carga
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LA CELULA Y EL TACHO
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TRANSPORTE ACTIVO Y PASIVO
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PROPIEDADES COLIGATIVAS Y PRESIÓN OSMÓTICA
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