SISTEMAS-COMPARTIMENTALES-2

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Grandes mecanismos disipativos y sus fuerzas impulsoras
Gradiente y fuerza impulsora
Gradiente: Es la variación de cierta magnitud en función de la distancia
Fuerza impulsora: Es la que da origen a los movimientos o desplazamientos de agua y/o solutos entre o dentro de los compartimientos
Gradiente Químico
Difusión:
Cuando entre 2 puntos de 1 sistema existe una diferencia de concentración, la misma tiende a disiparse: difusión neta ( tinta en agua)
El movimiento de partículas es al azar, esto se debe a la agitación térmica, a más calor más agitación
Velocidad de difusión
Depende de:
La magnitud del gradiente de concentración.
A mayor gradiente mejor será la difusión
Permeabilidad de la membrana.
Membrana neuronas 20 veces más permeable al K+ que al Na+.
Temperatura
A mayor Tª, mayor velocidad
La superficie de difusión
Microvellosidades incrementan el área de difusión.
Difusión y potencial químico
La disipación de un gradiente libera cierta energía y por ende permite la realización de un trabajo
El potencial químico() expresa la energía libre asociada a este gradiente y disponible para realizar un trabajo.
El potencial químico() es función de la concentración
Gradiente eléctrico
Esta asociado a las funciones biológicas: potencial de membrana, contracción muscular, etc.
La Fuerza impulsora para mover cargas es la diferencia de potencial ( V)
Gradiente Eléctrico
Movimiento de iones: Flujo eléctrico o iónico ( J ionico) es directamente proporcional a  V y depende de la permeabilidad de membrana para cada ión
J ionico=Pe . A . V
Pe: coeficiente de permeabilidad de
membrana A: área
V: diferencia de potencial
Gradiente electroquímico
Existen 2 fuerzas impulsoras que afectan a la partícula
Ej: ión Na+
Extracelular
Intracelular
Por gradiente químico entra ión Na+
Por gradiente eléctrico entra ión Na+
-
+
V de membrana
Gradiente osmótico
Se genera un gradiente osmótico entre dos soluciones separadas por una membrana cuando existe una diferencia de osmolaridad (OsM) entre ellas.
Compartimiento I: agua
Compartimiento II sacarosa Membrana semipermeable entre
ambos compartimientos
El pasaje de agua desde I a II se
conoce como ósmosis
Si se ejerciera presión hacia abajo del lado del compartimiento II ( en donde se encuentra el soluto), el flujo de agua que debería ocurrir de I a II no aparecerá
La diferencia de concentración osmolar entre I y II estaba creando un flujo neto de agua de I hacia II como consecuencia de la presión hidroestática
Ósmosis
La ósmosis es el flujo del solvente hacia el
compartimento con mayor concentración del soluto.
Presión osmótica equivale a la presión que se
debería ejercer para evitar el flujo del solvente.
Ósmosis
Tonicidad: osmolaridad de una solución respecto del plasma.
Isotónico: osmolaridad igual al plasma.
Hipertónico: osmolaridad mayor que la del plasma.
Hiportónico: osmolaridad menor que la del plasma.
Gradientes de presión Hidroestática: Filtración
Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través de una membrana u otra barrera debido a una diferencia de P entre los dos lados.
La pared capilar es distinta de otras membranas que separan
líquido intracelular del tejido intersticial
- Existe diferencia de Presión  Filtración
Depende de:
Gradiente de P
Superficie de la membrana
Permeabilidad
Es un proceso que se encarga de movilizar moléculas pequeñas hidrosolubles. Las moléculas se mueven a favor de un gradiente de presión hidrostática.
Filtración y diálisis.
LA filtración es el pasaje neto de fluido a travez de una membrana impulsado por un gradiente de presión hidroestatica, la membrana es permeable a ciertos solutos e impermeable a otros.
Una solución que contiene proteínas, sales y pequeñas moléculas, llamamos diálisis al proceso de filtración a través de una membrana con propiedades que permiten el pasaje de pequeños solutos pero retiene proteínas
Filtración y dialisis
En insuficiencia renal severa las sustancias que deben eliminarse por el riñón se acumulan en el liquido extracelular, por lo tanto toxinas, agua y electrolitos deben ser eliminados artificialmente mediante la utilización de hemodiálisis extracorpórea (pasaje por un sistema de membranas semipermeables de plástico) por diferencia de concentración entre la sangre del paciente y la solución de diálisis las sustancias a eliminar se difunden entre ambos compartimientos durante el tiempo necesario hasta que se elimina el gradiente de concentración y como la solución fluye en forma continua terminan siendo extraidas las sutancias a eliminar.
Las Barreras Biológicas
Lípidos de membrana
La composición de las membranas afecta sus propiedades:
• El número de carbonos del ácido graso afecta el
espesor de la membrana.
• El grado de saturación de los carbonos afecta la
movilidad de las colas hidrofóbicas
• La naturaleza de la cabeza polar determina cuán compacta es la capa lipídica
Lípidos de membrana
Principales Lípidos:
Fosfolípidos: formados por 1 cabeza de ácido fosfórico (hidrófila, polar) y 2 colas ácidos grasos (hidrófobas) saturados( +viscosa) o no saturados( + fluida)
Colesterol: estabiliza las membranas (disminuye la fluidez y la permeabilidad)
Glicolípidos 1 cabeza polar ( 1 o + azúcares) solo estan del lado externo de la capa
Fluidez de las bicapas lipídicas
La fluidez depende de:
• Temperatura
• Composición lipídica
• Grado de saturación de
las colas hidrofóbicas
Proteínas de membrana
Se dividen en
1) Intrínsecas o integrales: que se sumergen *- profundamente en la Bicapa
2) Extrínsecas o periféricas, están sobre los fosfolípidos retenidas por uniones químicas no muy fuertes
Funciones: receptores, sistemas enzimáticos,
	transportadores, canales , etc.	
Mecanismos de pasaje de sustancias
• Transporte pasivo

a) Difusión simple
b) difusion facilitada

canales transportadores


unico acoplado

• Transporte activo
Difusión	facilitada
Movimiento con la ayuda de una proteína transportadora o
de canal: continúa hasta que se alcanza el equilibrio.
Este proceso permite el	paso de	iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-,
monosacáridos, aminoácidos y otras moléculas

Características:
Favor de gradiente
Especificidad
Competición
Saturación
Difusión facilitada
Difusión facilitada a través de los canales proteicos: Especialmente de pequeños electrolitos ( Na+,K+ H+) y por el agua en ciertos casos
Los canales son estructuras proteicas que atraviesan la
membrana celular y poseen varias características:
Son selectivos en mayor o menor grado ( dejan pasar
casi exclusivamente a una sola especie iónica
Pueden sufrir estados conformacionales que les permite
pasar de un estado abierto a otro cerrado
Difusión facilitada
Que estén abiertos o cerrados depende de:
Canales voltaje dependientes: en respuesta a cambios en el potencial de membrana.
Canales sensibles a presión: responden a estimulo
mecánico.
Canales ligando dependientes: dependen de la unión de
una molécula especifica.

Difusión facilitada
El control de la permeabilidad por los canales es la base de los fenómenos de excitabilidad
Importante:
Los iones se mueven a través de los canales por
gradiente eléctrico y químico.
Los canales ionicos se hallan presentes en todas las
membranas	presentan características particulares
Difusión facilitada
Canales
• Selectividad: especie iónica determinada (Na+, K+, Cl-, etc)
• Compuerta: constitutivamente abierto o abierto - cerrado
• Sensor: sensible a
ligando o voltaje
Difusión facilitada a través de proteínas transportadoras.
Alta afinidad por el transportador sobre el que se fija.
El transportador lleva la sustancia al otro lado de la membrana donde es liberada.
Puede funcionar en ambos sentidos.
Diferencias fundamentales:.
La mayor especificidad del pasaje
El mecanismo puede saturarse ya que el número de
moléculas transportadas es limitado
Clasificación de proteínas transportadoras
Transporte único (uniporte) transporta un solo soluto de un lado a otro.
Transporteacoplado: transferencia simultanea.
A) Cotransporte (simporte) cuando se transportan dos
o mas solutos en la misma dirección.
B) Contratransporte (antiporte) cuando se transportan
en dirección opuesta.
Transportadores
Transportadores: tras fijar las moléculas a transportar (A), sufren un cambio de conformación
(B) que permite a las moléculas fijadas, atravesar la membrana plasmática.
Transportadores
Hay tres tipos de transportadores: Unitransportadores: llevan un soluto una vez.
Cotransportadores:transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma dirección.
Antitransporte: transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o viceversa.
Transporte activo
Transporte activo primario
Bomba Na+/K + ATPasa
Transporte activo
Requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana
Características:
En contra de gradiente de concentración, electroquímico o P; se crea y mantiene un desequilibrio
Requiere ATP
directo = transporte activo
primario
indirecto = transporte activo
secundario
Equilibrio energético
El organismo maneja su equilibrio energético en tres etapas:
1) La energía química proveniente de los alimentos es almacenada y concentrada en forma de moléculas de alta energía (ATP).
2) La energía química del ATP es utilizada para mantener un gradiente de concentración fundamentalmente de Na+ (bomba de sodio).
3) Este gradiente electroquímico es utilizado en diversas funciones celulares (transporte de la infromacion, producción de trabajo mecanico en el musculo, etc).
Bombas
Utilizan	energía (provista por el ATP) para transportar moléculas	contra un gradiente de concentración

Bomba de Na+/K+ ATPasa: saca 3Na+ y mete 2 K+
Bomba de Ca2+ 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+]
Bomba Na+/K+ (Na+/K+ ATPasa)
Se encuentra en todo tipo de
célula
Es una proteina integral (transmembranaria)
Transporta corriente, es
electrogénica
Es responsable de las concentraciones intra y extra celulares de Na+ y K+
Un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na+/K+.
lular:
Líquido extrace
[Na+]
[K+]
Líquido intracelular:
[Na+]
[K+]
Las bombas iónicas activadas por ATP generan y mantienen gradientes iónicos a través de la membrana plasmática.
Transporte activo
El valor del potencial eléctrico generado por la diferencia de permeabilidad de los iones y su distribución a ambos lados de la membrana es de -70 mV, resultando el interior de la célula negativo con respecto al exterior.
Transporte activo secundario
Utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración
TA primario mantiene la diferencia de concentración de Na+ y K+
TA secundario ( cotransporte) usa el gradiente de Na+ para mover glucosa en contra de gradiente
TA secundario (antiporter) usa el gradiente de Na+ para mover H+ contra su gradiente
Transporte activo secundario
co -transportadores
Transporte mediado por vesículas
Las vesículas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula.
Existe un tráfico constante de membranas entre la
superficie de la célula y su interior
1.- Endocitosis
2.- Exocitosis: hacia fuera de la célula
Exocitosis
Las vesículas y vacuolas se fusionan con la membrana celular para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula

Ej: Empaquetamiento de hormona en vesícula secretoria, en respuesta a señales extracelulares,	como en el caso de la insulina
Endocitosis
Fagocitosis:
pseudopodos que rodean la partícula sólida.
pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la
partícula = vesícula fagocítica o fagosoma.
digestión	por enzimas liberadas por los lisosomas.
Ej: células del sistema imnune.
Pinocitosis: se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.
Endocitosis
Endocitosis mediada por receptor: similar a la pinocitosis. La invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Las "fositas recubiertas" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptores.
PASIVOS
DESCRIPCIÓN
EJEMPLOS
Difusión simple
Ósmosis
Transporte pasivo
( difusión facilitada)
Filtración
ACTIVOS
Transporte activo
Cotransportadores
Antitransportadores
Endocitosis:
Fagocitosis Pinocitosis
Exocitosis
PROCESOS DE TRANSPORTE
Movimiento de partículas a través de la bicapa lipídica o por canales;de zonas de alta concentración a baja concentracion ( a favor de gradiente)
Salida de CO2 de todas las cél; entrada de Na+ en cél. nerviosas cuando conducen un impulso nervioso
Difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable en presencia de al menos 1 soluto no permeable
Difusión de las moléculas de agua dentro y fuera de las células para corregir los desequilibrios de la concentración de agua
Difusión de partículas a través de una membrana mediante canales o transportadores. Las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración
Difusión de los iones sodio al interior de las células; paso de las mol de glucosa al interior de las células
Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través de una membrana u otra barrera debido a una diferencia de P entre los dos lados.
Difusión de sustancias a través de
los capilares sanguíneos
Movimiento de partículas de soluto desde zonas de baja concentración a zonas de alta ( contra gradiente) por medio de una bomba que consume energia en la membrana
En cél. musculares el bombeo de iones Ca2+ a compartimentos especiales ( o fuera de la celula).
Se transporta céluas o grandes moléculas. La membrana se
repliega creando una vesícula intracelular.
Se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula
Atrapamiento de bacterias por los leucocitos
Atrapamiento de grandes moléculas proteicas por algunas cel. del cuerpo
Las vesículas y vacuolas se fusionan con la membrana celular para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula
Secreción de la hormona prolactina por las células de la hipófisis
FLUJO DE H2O
Acuaporina
El transporte de agua a través de las membranas biológicas es
siempre pasivo
• bicapa - baja permeabilidad
• acuaporinas - canales selectivos
Barreras epiteliales
Estructura e importancia:
Compartimiento volumétrico: separado del medio externo por una serie de barreras epiteliales.
Barrera epitelial típica: esta formada por una serie de células unidas por las denominadas uniones estrechas. Reposan generalmente sobre una capa de tejido conjuntivo y músculo.
Barreras epiteliales
Por debajo de la capa de células epiteliales se encuentra la lamina densa, las capas musculares y la capa serosa, con sus capilares.

Lado seroso: es el lado del epitelio que “mira” hacia el intersticio. La membrana de la celula epitelial que esta en contacto con el lado seroso se llama membrana basal.
Se llama membrana apical a la membrana de la celula epitelial que esta en contacto con la luz. Este lado se conoce como Lado mucoso
Barreras epiteliales
Los epitelios no son solo barreras que nos protegen del medio ambiente sino que además regulan lo que intercambiamos con el medio interno.
Una de la características principales de las células epiteliales es su polaridad. La distribución	de la bomba Na+-K+ - ATPasa es diferente en ambas caras del epitelio. Como la membrana basal y lateral son muy parecidas se las conoce como membrana basolateral.

Epitelios cerrado y abiertos:
Se los conoce como cerrados o abiertos en función de la eficiencia del sellado a nivel de las uniones estrechas y por sus características eléctricas.

Cerrado: Es relativamente impermeable y existe una diferencia de potencial transepitelial . Ej.: colon, tubulo colector de riñon.

Abierto:	Existe un alta conductividad a los iones, la resistencia eléctrica es mas baja y poseen poca capacidad de mantener gradientes. Se encuentran en órganos responsables del transporte de grandes volúmenes de agua. EJ.: El túbulo proximal, el intestino delgado,		tejidos glandulares que reabsorben o secretan, vesícula biliar y plexo coroideo.
