MEMBRANASMEMBRANAS

CONCEPTOS BASICOSCONCEPTOS BASICOS

MEMBRANA MEMBRANA PLASMATICAPLASMATICA Estructura elástica delgada, laminar, formada Estructura elástica delgada, laminar, formada

por bicapa lipídica, proteínas y glúcidos, que por bicapa lipídica, proteínas y glúcidos, que recubre a las células y define sus límites.recubre a las células y define sus límites.

Regula el intercambio de sustancias entre las Regula el intercambio de sustancias entre las células y su medio externo, manteniendo células y su medio externo, manteniendo constante la composición de estos espacios.constante la composición de estos espacios.

Las proteínas pueden actuar como poros o Las proteínas pueden actuar como poros o canales; carrier; enzimas; receptores. canales; carrier; enzimas; receptores.

Permioselectividad: Permioselectividad: libre pasaje de agualibre pasaje de agua : : limita el pasaje de iones y limita el pasaje de iones y

otras otras sustanciassustancias

Agua coporal y membranasAgua coporal y membranas

El agua es el solvente en el que ocurren casi todas El agua es el solvente en el que ocurren casi todas las reacciones químicas. las reacciones químicas.

Es el 60 % del peso corporal: 40% el LIC y 20 % es Es el 60 % del peso corporal: 40% el LIC y 20 % es LECLEC

El agua en los distintos compartimientos líquidos (LIC, El agua en los distintos compartimientos líquidos (LIC, LIS, plasma) no está estable, hay movimiento LIS, plasma) no está estable, hay movimiento contínuo.contínuo.

El movimiento de agua es por ósmosis y se genera por El movimiento de agua es por ósmosis y se genera por la existencia de gradientes osmóticos. Estos se la existencia de gradientes osmóticos. Estos se producen cuando a ambos lados de una membrana producen cuando a ambos lados de una membrana hay distinta osmolaridad.hay distinta osmolaridad.

ConceptosConceptos OSMOSIS: movimiento pasivo de agua a través de OSMOSIS: movimiento pasivo de agua a través de

una membrana semipermeable, desde zonas de baja una membrana semipermeable, desde zonas de baja cc de soluto a zonas de alta cc de soluto cc de soluto a zonas de alta cc de soluto (gradiente).(gradiente). Es difusión simple a través de poros proteicos.Es difusión simple a través de poros proteicos.

agua

A BA = B = 2 particulas/l

5 particulas/l 2 particulas/l

ConceptosConceptos OSMOLARIDAD: forma de expresar cc, referida a OSMOLARIDAD: forma de expresar cc, referida a

sustancias osmoticamente activas en un solvente.sustancias osmoticamente activas en un solvente. Es el nro de osmoles por litro de soluciónEs el nro de osmoles por litro de solución

Osm= n. M Osm= n. M

n: nro de particulas osmoticamente activas* = nro de partículas por n: nro de particulas osmoticamente activas* = nro de partículas por molécula, que se mueven libremente al disociarse en soluciónmolécula, que se mueven libremente al disociarse en solución

M: molaridad (mol/l) mol: PM (g/mol)M: molaridad (mol/l) mol: PM (g/mol)

• * : iones (Na+, K+, Cl-,etc), glucosa, urea..* : iones (Na+, K+, Cl-,etc), glucosa, urea..

• Por ej: 1 mol de ClNa (58,5 g) = 2 osmoles de ClNaPor ej: 1 mol de ClNa (58,5 g) = 2 osmoles de ClNa

• En solución ClNa Cl- + Na+ n= 2 En solución ClNa Cl- + Na+ n= 2

• 1 mol de glucosa (180 g) = 1 osmol de glucosa (no se ioniza) n=11 mol de glucosa (180 g) = 1 osmol de glucosa (no se ioniza) n=1

OsmolaridadOsmolaridad

Osmolaridad plasmática= 300 mosm/lOsmolaridad plasmática= 300 mosm/l VN: 280-300 mOsmVN: 280-300 mOsm Cálculo Cálculo osm plasm = Nax2 + Glu/18 + urea/6osm plasm = Nax2 + Glu/18 + urea/6

Na+= 137-145 mOsm

Glu= 70-110 mg/dl

Urea= 15-50 mg/dl

Osm pl = (140 x2) + 100/18 + 30/6 = 280

Para evitar desequilibrios que afecten a los compartimientos líquidos del organismo las osmolaridades de éstos espacios deben ser iguales

Conceptos Conceptos PRESIÓN OSMÓTICA: fuerza necesaria PRESIÓN OSMÓTICA: fuerza necesaria

para detener la ósmosis (fuerza osmotica) para detener la ósmosis (fuerza osmotica) Está determinada por el nro de partículasEstá determinada por el nro de partículas

agua

Presión osmótica

ConceptosConceptos En el intravascular la presencia de En el intravascular la presencia de proteínasproteínas genera genera

fza osmótica llamada fza osmótica llamada presión oncóticapresión oncótica. . Las proteínas no pueden salir del IV y retienen agua dentro Las proteínas no pueden salir del IV y retienen agua dentro

de los capilares, oponiendose a la presión hidrostática de los capilares, oponiendose a la presión hidrostática (presión dependiente del peso de la columna de líquido) (presión dependiente del peso de la columna de líquido) impartida por el bombeo cardíaco impartida por el bombeo cardíaco

Presion hidrostática

Proteinas

LIS

H2O

CAPILAR LINFÁTICO

Osmolaridad vs Osmolaridad vs TonicidadTonicidad

Comparar osmolaridades = solo tengo en cuenta Comparar osmolaridades = solo tengo en cuenta la concentración osmolar la concentración osmolar

300

300

LIC y LEC son isoosmolares

ClNa

300 mosm

isoosmolar

ClNa 400 mosm

hiperosmolar

ClNa 200 mosm hipoosmolar

Osmolaridad vs Osmolaridad vs TonicidadTonicidad

300

300

LIC y LEC son isotonicas

ClNa

300 mosm

isotónica

ClNa 400 mosm

hipertónica

ClNa 200 mosm hipotónica

Comparar Tonicidad: tengo en cuenta la presión osmótica generada

Vol cteEdema celular hemolisis

Deshidratación cel crenación

Hb

Tonicidad Tonicidad Es la fuerza que ejerce la p. osmótica de una sc. sobre Es la fuerza que ejerce la p. osmótica de una sc. sobre

la mb celular, causando cambio en el volumen y la mb celular, causando cambio en el volumen y composición cel.composición cel.

Es la propiedad fisicoquímica que tiene una solución Es la propiedad fisicoquímica que tiene una solución de provocar cambios en el volumen y tamaño de una de provocar cambios en el volumen y tamaño de una celula suspendida en dicha solucion; a causa de un celula suspendida en dicha solucion; a causa de un gradiente electroquímico o desequilibrio osmótico para gradiente electroquímico o desequilibrio osmótico para algún componente de dicha soluciónalgún componente de dicha solución

Depende de cada soluto en particular y la Depende de cada soluto en particular y la permeabilidad de la membranapermeabilidad de la membrana

TonicidadTonicidad

Solución isotónicaSolución isotónica: en ella es posible colocar : en ella es posible colocar células sin que varíe su tamaño dado que no células sin que varíe su tamaño dado que no se produce pasaje neto de agua. se produce pasaje neto de agua.

Por ej: ClNa 0.9 g% (sc fisiologica) y sc Por ej: ClNa 0.9 g% (sc fisiologica) y sc glucosa 5% glucosa 5%

Solución hipotónica:Solución hipotónica: determina entrada neta de determina entrada neta de agua a la célula. (agua, ClNa hipoosmolar, agua a la célula. (agua, ClNa hipoosmolar, urea a cualquier concentración)urea a cualquier concentración)

Solución hipertónicaSolución hipertónica: determina salida neta de : determina salida neta de agua hacia el extracelular (ClNa hiperosmolar)agua hacia el extracelular (ClNa hiperosmolar)

TonicidadTonicidad Solamente para las soluciones de ClNa (ppal soluto del Solamente para las soluciones de ClNa (ppal soluto del

extracelular) la osmolaridad y la tonicidad coinciden.extracelular) la osmolaridad y la tonicidad coinciden. Para las soluciones de otro soluto, depende si éste se Para las soluciones de otro soluto, depende si éste se

encuentra o no dentro de la célula y si la membrana encuentra o no dentro de la célula y si la membrana permite su pasaje.permite su pasaje.

Sc de urea 300 mosm

300

300

isoosmolar

300 mosm de urea

600

300

hipotónica

300

Efectos de ingerir Efectos de ingerir liquidos de diferente liquidos de diferente tonicidadtonicidad

Hiperhidratación isotónica

No cambia

efectos de ingerir liquidos de diferente efectos de ingerir liquidos de diferente tonicidadtonicidad

intersticial

al LIC

Efectos de ingerir liquidos de diferente Efectos de ingerir liquidos de diferente tonicidadtonicidad

intersticial

BiomembranasBiomembranas La Célula:La Célula: Unidad Unidad estructuralestructural y funcional de todo ser y funcional de todo ser

vivo.vivo. El hombre está constituído por 100 billones El hombre está constituído por 100 billones

de células.de células. Estructural:Estructural: importa la membrana importa la membrana

Separa dos compartimentos:Separa dos compartimentos: a) Intracelulara) Intracelular b) Extracelular: Intravascularb) Extracelular: Intravascular

IntersticialIntersticial

La estructura determina la función de la La estructura determina la función de la célula.célula.

Pasaje de algo:Pasaje de algo: Flujo Flujo

El flujo es bidireccional:El flujo es bidireccional: intercambio de materia intercambio de materia y energía.y energía.

Materia:Materia: Iones y HIones y H22O (son hidroelectrolíticos)O (son hidroelectrolíticos)

Ion:Ion: Sustancia cargada. Sustancia cargada.

El manejo iónico se expresa en mEq/LitroEl manejo iónico se expresa en mEq/Litro El Na+ maneja el HEl Na+ maneja el H22O extracelularO extracelular Las Las ¶¶ manejan el H manejan el H22O intracelularO intracelular

BiomembranasBiomembranas

Distribución de H2ODistribución de H2O Representa el 73% del peso corporal total.Representa el 73% del peso corporal total.

Intracelular: 56%Intracelular: 56%

Intravascular: 5%Intravascular: 5% Extracelular: 17% Extracelular: 17%

Intersticio: 12%Intersticio: 12%

Distribución de IonesDistribución de Iones

ExtracelularExtracelular IntracelularIntracelularNa Na ++ 142 mEq/L142 mEq/L 10 mEq/L10 mEq/L

K K ++ 4 mEq/L4 mEq/L 140 mEq/L140 mEq/L

Ca Ca ++ 2,4 mEq/L2,4 mEq/L 0,0001 mEq/L0,0001 mEq/L

Mg Mg ++ 1,2 mEq/l1,2 mEq/l 58 mEq/l58 mEq/l

CL CL -- 103 mEq/l103 mEq/l 4 mEq/l 4 mEq/l

BiomembranasBiomembranas

Transporte a través de Transporte a través de la membrana celular.la membrana celular.

Generalidades.Generalidades.

La membrana celular separa dos medios La membrana celular separa dos medios de diferentes composición y contribuye a de diferentes composición y contribuye a mantener esa diferencia.mantener esa diferencia.

Flujo de desplazamiento:Flujo de desplazamiento: Cantidad de Cantidad de sustancia que atraviesa una sección en la sustancia que atraviesa una sección en la unidad de tiempo.unidad de tiempo.

Densidad de flujo:Densidad de flujo: Flujo que atraviesa Flujo que atraviesa una sección por unidad de área.una sección por unidad de área.

Tipo de transporteTipo de transporte

Transporte pasivo:Transporte pasivo:

a) Difusión Simplea) Difusión Simple

b) Difusión Facilitadab) Difusión Facilitada Transporte Activo:Transporte Activo:

a) Transporte Primarioa) Transporte Primario

b) Transporte Secundario: Cotransporteb) Transporte Secundario: Cotransporte

ContratransporteContratransporte

Difusión SimpleDifusión Simple

Generalidades:Generalidades: Pasaje de una sustancia desde una zona Pasaje de una sustancia desde una zona

de mayor concentración a otra de menor de mayor concentración a otra de menor concentración, sin gasto de energía.concentración, sin gasto de energía.

El sistema pierde energía libre.El sistema pierde energía libre. Se produce a través de la bicapa lipídica.Se produce a través de la bicapa lipídica.

La Ley de Fick se aplica La Ley de Fick se aplica cuando:cuando:

El medio en el que se moviliza es El medio en el que se moviliza es homogéneohomogéneo

El coeficiente de difusión es constanteEl coeficiente de difusión es constante Propio de cada membrana. Propio de cada membrana. Cuando dos o más sustancias quieren Cuando dos o más sustancias quieren

atravesar la membrana, el flujo está atravesar la membrana, el flujo está determinado no sólo por un gradiente de determinado no sólo por un gradiente de concentración sino también por un campo concentración sino también por un campo eléctrico por lo tanto: eléctrico por lo tanto: NO SE CUMPLE LA NO SE CUMPLE LA LEY DE FICK.LEY DE FICK.

Factores que determinan Factores que determinan la permeabilidad.la permeabilidad.

Composición de la membrana.Composición de la membrana. Estructura de la membrana.Estructura de la membrana. Espesor de la membrana.Espesor de la membrana. Estructura que difunde.Estructura que difunde.

Difusión facilitada.Difusión facilitada.

Generalidades:Generalidades: Pasaje de una sustancia desde una zona Pasaje de una sustancia desde una zona

de mayor concentración a una de menor de mayor concentración a una de menor concentración realizado por proteínas concentración realizado por proteínas transportadoras o carriers.transportadoras o carriers.

Característica:Característica: Cinética de saturación.Cinética de saturación.

Transporte Activo.Transporte Activo.

Transporte de una sustancia de una zona Transporte de una sustancia de una zona de menor concentración a otra de mayor de menor concentración a otra de mayor concentración, con gasto de energía .concentración, con gasto de energía .

La energía puede provenir:La energía puede provenir:

a) Procesos metabólicos.a) Procesos metabólicos.

b) Desplazamiento de otra especie a favor de b) Desplazamiento de otra especie a favor de su gradiente de potencial electroquímico.su gradiente de potencial electroquímico.

Transporte Activo Transporte Activo PrimarioPrimario Las proteínas que realizan este transporte Las proteínas que realizan este transporte

con enzimas que aceleran la hidrólisis del con enzimas que aceleran la hidrólisis del ATP (ATP asas).ATP (ATP asas).

BOMBA NABOMBA NA++/K/K++ ATP asa. ATP asa. Se encuentra en la membrana de todas Se encuentra en la membrana de todas

las células.las células. Transporta 3 Transporta 3 NaNa+ + al exterior y 2 al exterior y 2 KK++ al al

interior de la células generando una interior de la células generando una corriente eléctrica neta hacia fuera:corriente eléctrica neta hacia fuera:

BOMBA ELECTROGÉNICABOMBA ELECTROGÉNICA..

Transporte Activo Transporte Activo SecundarioSecundario ..

a)a) CotransporteCotransporte Mecanismo acoplado de dos sustancias en Mecanismo acoplado de dos sustancias en

la cual una sustancia se moviliza en contra la cual una sustancia se moviliza en contra de su gradiente de potencial electroquímico, de su gradiente de potencial electroquímico, a expensas de la energía suministrada por a expensas de la energía suministrada por otra especie que se desplaza en el mismo otra especie que se desplaza en el mismo sentido a favor de su gradiente.sentido a favor de su gradiente.

b) Contratransporte:b) Contratransporte: Mecanismo acoplado de dos sustancias Mecanismo acoplado de dos sustancias

en la cual una sustancia se moviliza en en la cual una sustancia se moviliza en contra de su gradiente de potencial contra de su gradiente de potencial electroquímico, a expensas de la energía electroquímico, a expensas de la energía suministrada por otra especie que se suministrada por otra especie que se desplaza en sentido contrario, pero a favor desplaza en sentido contrario, pero a favor de su gradiente.de su gradiente.

Transporte Activo Transporte Activo SecundarioSecundario ..

Ecuación de Nerst / Ecuación de Nerst / GoldmanGoldman

Ecuación de NerstEcuación de Nerst Indica la resultante para una pila de concentración, dando Indica la resultante para una pila de concentración, dando

el potencial de membrana en el cual el flujo neto del ión el potencial de membrana en el cual el flujo neto del ión considerado a través de la membrana = 0. El flujo, es la considerado a través de la membrana = 0. El flujo, es la cantidad de sustancia “X” que atraviesa una superficie en cantidad de sustancia “X” que atraviesa una superficie en una determinada unidad de tiempo. Cuando ya no hay flujo, una determinada unidad de tiempo. Cuando ya no hay flujo, se llega al equilibrio electroquímico.se llega al equilibrio electroquímico.

E = - RT ln E = - RT ln [K] in[K] in zF zF [K] ex[K] ex

Ecuación de GoldmanEcuación de Goldman Esta ecuación a diferencia de la otra predice los potenciales Esta ecuación a diferencia de la otra predice los potenciales

de membrana en función de la permeabilidad de ésta a de membrana en función de la permeabilidad de ésta a todos los iones y sus concentraciónes a cada lado.todos los iones y sus concentraciónes a cada lado.

Vm = RT . Ln PkC°K + PnaC°Na + PclCiClVm = RT . Ln PkC°K + PnaC°Na + PclCiCl PkCiK + PnaCina + PclC°Cl PkCiK + PnaCina + PclC°Cl

Equilibrio Gibbs - Equilibrio Gibbs - DonnanDonnan

Es la generación del potencial de membrana que ocurre Es la generación del potencial de membrana que ocurre sólo porque hay un ánión impermeable en un lado de la sólo porque hay un ánión impermeable en un lado de la membrana, pero no del otro.membrana, pero no del otro.

La presencia de La presencia de ¶ (aniónes al PH de los líq. Biológicos) ¶ (aniónes al PH de los líq. Biológicos) confinadas en espacios cerrados por membranas confinadas en espacios cerrados por membranas semipermeables, determina una distribución desigual de los iónes semipermeables, determina una distribución desigual de los iónes difusibles.difusibles.

La concentración de aniónes es igual a la de cationes en cada La concentración de aniónes es igual a la de cationes en cada lado de la membrana.lado de la membrana.

En el lado que contiene En el lado que contiene ¶, la cantidad de aniones difusibles es ¶, la cantidad de aniones difusibles es menor y la de cationes es mayor, comparadas con las del lado sin menor y la de cationes es mayor, comparadas con las del lado sin ¶.¶.

La presión osmótica en el lado con ¶ es ligeramente superior a la La presión osmótica en el lado con ¶ es ligeramente superior a la del lado sin ¶.del lado sin ¶.

En el compartimiento que contiene el ión no difusible Prot-, En el compartimiento que contiene el ión no difusible Prot-, para que se alcance la electroneutralidad, debe existir para que se alcance la electroneutralidad, debe existir suficiente Na+ como para contrarrestar las cargas Prot- y Cl-suficiente Na+ como para contrarrestar las cargas Prot- y Cl-

Teoría de los IónesTeoría de los Iónes Las sustancias, se clasifican de acuerdo a su Las sustancias, se clasifican de acuerdo a su

comportamiento frente a la corriente eléctrica, es comportamiento frente a la corriente eléctrica, es así que existen dos grupos de sustancias:así que existen dos grupos de sustancias:

ElectrolitosElectrolitos No electrolitosNo electrolitos

Forman soluciónes, conducen

la corriente eléctrica y se descomponen las sustancias disueltas por el pasaje de la corriente.

Cumplen las propiedades coligativas, no conducen la corriente eléctrica. Forman soluciónes.

Potencial de MembranaPotencial de Membrana La membrana celular separa dos La membrana celular separa dos

compartimientos de diferente concentración compartimientos de diferente concentración iónica:iónica:

A) Intracelular ( K A) Intracelular ( K ++ y Mg y Mg ++)) B) Extracelular ( Na B) Extracelular ( Na ++, Cl , Cl ++ y K y K++)) Potencial de membrana en reposo:Potencial de membrana en reposo: Células Miocárdicas o F. Respuesta Rápida Células Miocárdicas o F. Respuesta Rápida

(-85 a –90 mV)(-85 a –90 mV)

CélulasCélulas Nódulo Sinusal o F. Respuesta LentaNódulo Sinusal o F. Respuesta Lenta

(-60 a –70 mV). (-60 a –70 mV).

La característica La característica composición iónica es composición iónica es mantenida por:mantenida por: Propiedad selectora de Canales rápidos y Propiedad selectora de Canales rápidos y

lentos.lentos. Bomba Na Bomba Na ++ / K / K ++ ATP asa que expulsa 3 Na ATP asa que expulsa 3 Na ++

al exterior de la célula e incorpora 2 Kal exterior de la célula e incorpora 2 K++

Potencial de Acción:Potencial de Acción: Diferencia de concentración iónica a ambos Diferencia de concentración iónica a ambos

lados de la membrana cuando la célula lados de la membrana cuando la célula responde a un estímulo.responde a un estímulo.

No es igual en todas las fibras miocárdicasNo es igual en todas las fibras miocárdicas