Clase 1 fisio

Vista previa del material en texto

Clase N°1: Fisiología de las membranas biológicas
1- ¿Cuáles son las características del transporte pasivo? ¿Qué tipo de sustancias son transportadas por difusión simple, difusión facilitada y difusión por canales?
El transporte pasivo es aquel en el que las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración por lo que no requiere un gasto de energía. 
- La difusión simple es el movimiento de una molécula sin carga eléctrica neta a través de la membrana sin la interacción con proteínas trasportadoras, desde zonas más concentradas hacia zonas más diluidas. Son sustancias liposolubles, moléculas pequeñas y los gases. La velocidad con la que se mueve una sustancia a través de la membrana va a depender de la cantidad de moles de ella que atraviesen una unidad de superficie de membrana por unidad de tiempo.
- La difusión facilitada es pasaje de moléculas polares no cargadas a favor de su gradiente de concentración a través de una proteínas trasportadoras. Es un trasporte especifico 
Ej: Los trasportadores de glucosa Glut.
Ciclo de como funciona un trasportador.
- La difusión por canales es el pasaje de agua o iones que son partículas pequeñas pero cargadas por lo que no difunden libremente a través de la membrana si no que lo hacen a través de canales que son estructuras proteínas. Ej: Na, K, Cl, Ca. Son muy selectivos y dependen del tamaño y de la carga. 
El transporte pasivo es espontáneo, tiende a ir de un estado de desequilibrio a uno de equilibrio. No requiere aporte de energía, sino que disipa energía acumulada. Puede usarse para llevar o mantener ciertas sustancias en estado de desequilibrio.
El flujo neto de este transporte (J) es el resultado de dos factores: uno representa lo que se conoce como fuerza impulsora y está en relación directa con cuán alejada del equilibrio está la distribución de la sustancia en cuestión, mientras que el otro (la permeabilidad) está dado por las propiedades de la membrana.
2- ¿Cuáles son las características del transporte activo? Distinga entre transporte activo primario y secundario. 
El transporte activo se da por una fuente de energía que permite el pasaje de iones o moléculas en contra de su gradiente concentración.
 
- Transporte activo primario: Se debe utilizar ATP ya que tienen función ATPasa pueden ser de tipo P son fosforilados durante el ciclo de transporte (generar y mantener el gradiente de iones a través de la membrana) o de tipo V como la ATPasa H+, aunque también están los de tipo ABC que tienen dominios de aminoácidos que se ligan al ATP.
Ej: La bomba Na/K es el principal transporte activo primario y bombea 3 moléculas de Na al exterior y 2 moléculas de K al interior. Permite mane tener diferentes concentraciones de Na y K a cada lado de la membrana y establecer un voltaje eléctrico negativo en el interior de las células ya que siempre hay una carga positiva menos en el interior.
Por otra parte, al desplazar una carga positiva neta desde el interior al exterior genera positividad en el exterior de la célula y una negatividad en el interior por lo que es una bomba electrógena influyendo en el potencial eléctrico, pero en una baja medida. Además, la acumulación activa de K por la bomba crea un gradiente de concentración que favorece la salida de potasio de la célula por los canales de potasio, por lo que dejan atrás cargas negativas no contrarrestadas por lo que el voltaje de membrana es negativo. 
La bomba de calcio se debe a que en el interior células la concentración de calcio debe ser muy baja ya que actúa como segundo mensajero y se da por las bombas de calcio una esta en la membrana celular que bombea calcio hacia el exterior y la otra es la bomba SERCA que se encuentra en compartimientos intracelular como el retículo sarcoplásmico que permite el pasaje de calcio hacia el interior del compartimiento que va a funcionar como reservorio. 
- Transporte activo secundario: La energía proviene del transporte de un ion/molécula a favor de su gradiente de concentración que va a estar acoplado al transporte del ion/molécula que va en contra de su gradiente de concentración o electroquímico. Los trasportadores que intervienen van a ser los Cotransportadores o simportadores (ambos solutos van hacia el mismo lado) y los antiportadores o intercambiadores (ambas van a distintos lados).
Ej: Hay un intercambiador Na-Ca que expulsa calcio solo cuando la concentración intracelular de calcio aumenta sustancialmente por encima de los niveles normales gracias a la entrada de sodio a favor de su gradiente de concentración.
Ej: Cotransporte Na/Glucosa 
3- ¿Qué características tiene el transporte de membrana a través de canales? 
· Las moléculas/iones se mueven a favor de su gradiente de concentración por lo que no se requiere de energía.
· Tienen una permeabilidad selectiva a sustancias o iones debido a las características propias del canal (diámetro, forma, naturaleza y carga eléctrica)
· Pueden ser regulados o no regulados. Los regulados responden a un estimulo que puede ser 1) un cambio de voltaje en la membrana, 2) un ligando se une al receptor del canal o 3) por fuerza física (lo dice en el teórico)
· Tiene componentes funcionales como una compuerta, sensores que responden a determinadas señales, un filtro de selectividad que determina que iones acceden al poro de canal y el poro abierto del canal que proporciona una via continua entre ambos lados de la membrana.
Los poros son proteínas de membrana celular integral que forman tubos abiertos a través de la membrana y siempre están abiertos, pero por el diámetro y las cargas eléctricas dan selectividad.
Ej: Los canales de potasio permiten el pasaje de iones potasio, esto porque tienen una estructura tetraédrica es decir cuatro subunidades proteicas rodeando un poro central. En la parte superior tienen un filtro de selectividad formado por bucles de poro. Este filtro contiene oxígenos de carbonilo y cuando los iones hidratados de potasio entran en el filtro interaccionan con los oxígenos del carbonilo y envuelven la mayoría de sus moléculas de agua ligadas. Por otro lado, los oxígenos están muy separados para interaccionar con los iones de sodio que son mas pequeño por lo que no se deshidratan y no pasan a través del filtro. 
4- Enumerar los tipos de canales según su mecanismo de activación, y explicar en qué situaciones se activa cada uno de ellos: Dependientes de voltaje, de rectificación interna, operados por ligando, controlados por segundos mensajeros, operados mecánicamente, regulados a nivel de la expresión en la membrana 
Los canales iónicos no siempre se encuentran en su forma abierta por lo que se puede controlar la permeabilidad a los iones.
- Activación por voltaje: La forma molecular responde al potencial eléctrico que se establece en la membrana de la célula. 
Ej: Canales de Na+ voltaje dependiente, dada que la fuerza impulsora electroquímica para el Na+ es siempre muy negativa, una gran fuerza impulsora neta entrante favorece el movimiento de sodio pasivo al interior de la célula. Estos canales son los responsables de generar el potencial de acción. 
- De rectificación interna: Son canales que están siempre abiertos y mantienen constante el potencial de reposo de membrana. 
Ej: los canales de K+ de rectificación interna o Kir, que mantienen el potencial de reposo de las células nerviosas después de la hiperpolarización postpotencial.
- Operados por ligandos: Se abren cuando se unen a una sustancia química a la proteína generando un cambio conformacional.
Ej: canales de acetilcolina en el musculo esquelético que abren canales de sodio.
- Controlados por segundo mensajero: Se abre al interaccionar el canal con un segundo mensajero de una via celular, como puede ser el Ca+2
- Operados mecánicamente: las compuertas se abren por un impulso mecánico (tensión/presión).
Ej: Los corpúsculos de Puccini 
- Regulados a nivel de la expresión en la membrana: Se expresan genes que permiten la síntesis de las proteínas que componen el canal para así aumentando la permeabilidadal ion.
5- Explicar las funciones de cada uno de los siguientes tipos de canales (¿qué sucederá con el potencial de membrana de una célula al abrirse los canales?): 
Acuaporinas: Son canales regulados permeables al agua que permiten su pasaje a través de la membrana. (regula la presión osmótica del medio celular). Se dividen en canales facultativos que están situados siempre en la membrana y facultativos que se encuentran en un momento determinado. El transporte de agua está impulsado por las diferencias de presión hidrostática y osmótica a través de las membranas 
El potencial de membrana no varía por el ingreso o salida del agua ya que son moléculas sin carga por lo que no influyen en el potencial. 
De potasio (dependientes de calcio, de rectificación interna, operados por ligando, sensibles al ATP) 
Dependientes de calcio: su apertura esta dada por un aumento en la concentración de calcio intracelular, proporcionan un mecanismo estabilizador para contrarrestar la excitación repetitiva y la sobrecarga de Ca2+. Son los responsables de la fase de hiperpolarización tardía de los potenciales de acción, también están involucrados en la finalización de ráfagas y potenciales de acción de las neuronas marcapasos (ante su apertura se produce una meseta de potencial activo en el musculo cardiaco), en la relajación del musculo liso y en la regulación del descenso del volumen celular. 
De rectificación interna: Kir, conduce mas corriente de K+ en dirección entrante que saliente, evitan una perdida excesiva de K+ intracelular durante la actividad repetitiva y con los potenciales de acción de larga duración. Mantiene el potencial en reposos de la membrana.
Operados por ligando: En contacto con un ligando especifico el canal se abre, se dividen entre los de activación directa e indirecta, en la primera el ligado interactúa directamente con el canal mientras que en la segunda el ligando interactúa con el receptor y esa fijación desencadena una serie de reacciones mediados por proteína G que finaliza en la apertura del canal. 
Sensibles al ATP: Ante la disminución de la concentración intracelular de ATP, los canales de K+ aumentan su permeabilidad. Estos canales participan en el metabolismo de las G6P por las células beta, con el aumento del cociente ATP/ADP intracelular, estos de cierran causando la despolarización de la célula beta. 
De sodio (epiteliales (ENaC)): son abundantes en los epitelios que trasportan Na+ ya que actúan como mediadores en el trasporte de sodio a través de los epitelios herméticos. Se encuentran en el colon, las glándulas salivales y la lengua. Su actividad puede ser estimulada por la aldosterona y bloqueada por la amilorida. 
Catiónicos inespecíficos: activados por la unión de la acetilcolina, serotonina o glutamato, son mediadores de los potenciales postsinápticos despolarizantes. Permiten la entrada selectiva de mas de un tipo de ion que presente características similares. Ej: los canales nicotínicos.
De calcio (operados por ligando (receptores para el ATP), sensibles al estiramiento) 
Operados por ligando: 
Sensibles al estiramiento: una modificación en la tensión o presión como por ejemplo el estiramiento muscular desencadena la apertura de los canales. 
De cloruro (operados por ligandos (receptores para GABA ó glicina), controlado por AMPc (CFTR)) 
	Operados por ligando: son canales selectivos para el Cl- activados por la unión del GABA, actúan como mediadores en los potenciales postsinápticos hiperpolarizantes, los de receptores de glicina son mediadores de los IPSP.
Controlados por AMPc: son activados por la via de PKA (adenilato ciclasa).
6- ¿Cuáles son las características de los transportes de tipo especializado, es decir, aquellos que utilizan transportadores de membrana? 
· Alta especificidad 
· Los canales se saturan ya que hay un limitado numero de proteínas transportadoras en la membrana
Los transportadores son proteínas capaces de unirse a un soluto específico y luego translocarlo al otro lado de la membrana mediante cambios conformacionales. La mayoría de los transportadores son proteínas de membrana de paso múltiple y a pesar de su movilidad muy restringida, deben experimentar cambios conformacionales importantes para exponer el sitio activo a uno y otro lado de la membrana alternadamente.
Los transportadores de membrana presentan una velocidad de difusión que se acerca a un valor máximo (Vmáx) a medida que aumenta la concentración de la sustancia que difunde. Es decir, a determinada concentración de moléculas, las proteínas transportadoras se saturan.
7- ¿Qué es la diferencia de potencial electroquímico a través de la membrana para una determinada sustancia? 
El potencial electroquímico es un parámetro termodinámico que permite determinar la capacidad que tiene un soluto de realizar trabajo útil. Es la energía que se necesita para transportar un mol de un soluto a través de la membrana celular. La diferencia de potencial o gradiente electroquímico nos dará una idea de cómo se comportará dicho soluto en el sistema y sus componentes son dos: químico (debido a la concentración) y eléctrico (debido a la carga). (Da una idea de la tendencia migratoria del ion/molécula).
Se calcula: 
Δμ = R x T x ln (Ci/Ce) + z x F x Em
Siendo: 
Δμ: Diferencia potencial electroquímico (tendencia al escape) 
R: Constante (1,98 cal/mol x K) 
T: Temperatura (310 K) 
Z: Carga del ión (+1/-1/+2, etc) 
F: Constante de Faraday (23000 cal/mol. Volt) 
Em: Potencial de membrana en reposo (- 0,09 Volt)
Un resultado positivo indica que la tendencia del ion es entrar, mientras que uno negativa inca que ion tiende a salir. 
8- ¿Qué es y cómo se calcula el potencial de equilibrio para un ion? ¿Qué sucede cuando, para un determinado ion, este potencial de equilibrio se iguala con la diferencia de potencial eléctrico de la membrana? 
El potencial de equilibrio es el potencial en el cual la concentración de un determinado ion es igual a ambos lados de la membrana, al igual que la diferencia de carcas, por lo que la sumatoria del potencial eléctrico y potencial de concentración se contrarrestan (el potencial electroquímico es cero) y no hay un flujo neto de iones. Se puede calcular con ley de Nernst: 
Se puede calcular:
Ej= R∙T/ z∙F ∙ ln (C2/C1)
Siendo:
	Ej: Potencial de cualquier ión j en estado de equilibrio.
R: constante de los gases. 
T: temperatura. 
z: carga del ión. 
F: constante de Faraday. 
C2: concentración del ión en el medio extracelular. 
C1: concentración del ión en el medio intracelular
Para el caso de las células, el medio extracelular y el intracelular poseen un gran número de iones a los cuales la membrana es permeable, pero no todos están distribuidos en equilibrio. Solo cuando Em = Ej (El potencial medido es igual al potencial calculado para un ión j) podemos decir que este ion está distribuido en equilibrio.
9- ¿Qué significa que un ion haya alcanzado el equilibrio termodinámico? ¿Qué sucede con el ion en estas circunstancias? 
Que un ion alcance el equilibrio termodinámico quiere decir que no habrá cambios en las concentraciones (tendencia al escape cero), en las presiones hidrostáticas y en los potenciales eléctricos y que la temperatura será uniforme.
Esto a su vez implica que, si bien podrá existir movimiento e intercambio de materia entre los compartimientos, el pasaje de uno a otro deberá ser balanceado por un pasaje exactamente igual en sentido contrario, de manera tal que el movimiento neto de materia sea nulo.
El equilibrio es el estado al que llega un sistema después de cierto tiempo sin que actúen en él fuerzas exteriores. La propiedad fundamental de este estado es la invariabilidad de las características del sistema con el tiempo. 
Si tomamos como ejemplo dos compartimientos con disoluciones acuosas separados por una membrana que puede ser atravesada tanto por el disolvente como por los solutos, en el estado de equilibrio la tendencia al escape de ambos será la misma y se mantendrá constante en los dos compartimientos.
El equilibrio termodinámicoes una situación que está fuera de lo fisiológico. Llegado este punto la célula pierde la capacidad de realizar una actividad. Es fácilmente explicado cuando se entiende que el estado de equilibrio termodinámico responde a la anulación del potencial químico de una sustancia entre dos fases diferentes, en este caso el interior y el exterior celular.
10- Explique el concepto de potencial de reposo de la membrana. ¿Cuáles son los principales iones que determinan su valor? 
En la membrana de las célula se observa una diferencia de potencial constante, con el interior (-) con respecto al exterior (+) de la célula en reposo. Un potencial de membrana se produce por la separación de las cargas positivas y negativas a través de las membranas de la célula. 
El potencial de reposo es cuando la diferencia de voltaje a ambos lados de la membrana permite la electronegatividad de la célula, los principales iones en generar su valor son Na+, K+.
Sin embargo, debido a la presencia de una distribución desigual de potasio ya que la célula es 100 veces más permeable al K+ que al Na+, se puede observar que la difusión del K+ contribuye mucho más al potencial de la membrana que la difusión del Na+. Esto se puede observar aplicando la ecuación de Goldman que relaciona, además de la diferencia de concentraciones, la diferencia de permeabilidades a ambos lados de la membrana celular.
Siendo: 
Em: potencial de la membrana en reposo 
R: constante de los gases 
T: temperatura 
F: constante de Faraday 
P: permeabilidad del ión a la membrana 
[ion]: concentración del ión
La bomba Na+/K + proporciona una contribución adicional al potencial en reposo ya que bombea más iones de Na+ hacia el exterior celular y más iones de K+ hacia el interior celular generando así una pérdida continua de cargas positivas en el interior celular.
11- Defina ósmosis y presión osmótica. Defina y diferencie los conceptos de osmolaridad y tonicidad.
El flujo neto de agua en el sistema es de cero, por lo que el volumen celular es constante, pero si hay diferente concentración de agua, se genera un movimiento neto de agua por lo que las células se hinchan o se contraen. 
Se entiende por osmosis al movimiento neto de agua de un compartimiento diluido a uno más concentrado a través de una membrana semipermeable (solo pasa el solvente). Este flujo esta condicionado por dos fuerzas: la diferencia de presión osmótica y la diferencia de presión hidrostática (empuja el agua) entre ambos compartimientos. 
La presión osmótica es la cantidad de presión necesaria para detener el flujo de agua, está dada por el número de osmoles por unidad de volumen (por lo que todas las partículas de una solución sin importar la masa ejercen la misma cantidad de presión contra la membrana)
La osmolalidad (osmoles por kg de disolvente) es la concentración de una solución en función del número de partículas
Por otro lado, la osmolaridad es la concentración osmolar expresada en osmoles por litros de solución. (osmoles de st por 1l)
La tonicidad es una propiedad del sistema que depende del movimiento del agua que se genera entre dos sustancias. Es la tendencia de contracción o expansión del volumen celular de acuerdo con el movimiento del agua provocado por la concentración de los solutos osmóticamente activos. 
Las soluciones que no cambian el volumen celular son isotónicas, si la célula aumenta su volumen es hipotónica y si la célula se contrae es hipertónica. 
Si hay una disminución del volumen celular aumenta la osmolalidad extracelular por el agregar de soluto que no atraviesa la membrana y se vuelve hiperosmolal y la célula expulsa agua. Al disminuir el volumen activan procesos de captación de solutos aumentando el contenido celular de solutos y de agua. 
Si hay un aumento del volumen celular se da cuando disminuye la osmolalidad intracelular por adición de agua, por lo que entra agua a la célula y aumenta el volumen. Se activan vías de disminución de solutos y agua como canales de potasio y cloro. 
ACTIVIDADES
1) En un modelo celular hipotético nos encontramos con la siguiente distribución iónica: 
a) Considerando el potencial químico y eléctrico para cada ion, obtenga la ecuación de Nerts, que información nos brinda dicha ecuación, ¿qué condiciones tubo que plantear para llegar a esta conclusión?
Cuando se cumple la igualdad entre el potencial eléctrico y el potencial químico (Δμ=0), consideramos que el ion se encuentra en equilibrio termodinámico por lo que reordenando la ecuación de diferencia de potencial electroquímico y se obtiene la Ecuación de Nerts.
Esta ecuación sirve para calcular el potencial de equilibrio de un ion que está distribuido desigualmente a través de una membrana, siendo ésta permeable a dicho ion.
(relaciona la distribución de un ion entre dos compartimientos con la diferencia de potencial eléctrico a través de la membrana que los separa.)
b) Empleando el simulador The Nerst/Goldman equation simulator seleccione la opción Nerst 37°C manteniendo la opción ion/permeability presets en DEFAULT.
· Realice la simulación de una célula que solamente es permeable al potasio: modifique las concentraciones intracelular y extracelular de potasio de acuerdo con el modelo celular hipotético de esta guía. Registre el valor del potencial de membrana. ¿Cómo explica el valor obtenido?
· Realice la simulación de una célula que solamente es permeable al sodio: modifique las concentraciones intracelular y extracelular de sodio de acuerdo con el modelo celular hipotético de esta guía. Registre el valor del potencial de membrana. ¿Cómo explica el valor obtenido?
· ¿Por qué existe una diferencia de potencial eléctrico entre el interior y el exterior de la célula?
La diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana celular se da por la diferencia de concentración de los iones entre el intra y el extracelular. 
La bomba de Na+/k+ contribuye a la existencia de la diferencia de potencial eléctrico por eso es electrogénica. 
· Calcule el potencial electroquímico para el potasio y para el sodio, suponiendo que el potencial de membrana en reposo de la célula es -90 mV. Establezca una relación entre cada potencial electroquímico calculado y la fuerza del movimiento de los iones. Diferencie de lo obtenido mediante la ecuación de Nerst con el simulador.
c) Supongamos ahora que la célula es permeable al potasio y al sodio simultáneamente, pero diez veces más al sodio:
· Por qué debe aplicar la ecuación a Goldman 37°C para esta simulación
La ecuación de Goldman se aplica para calcular el potencial de membrana cuando esta es permeable a dos o mas iones. 
· Modifique las concentraciones intracelular y extracelular de ambos iones de acuerdo con el modelo celular hipotético, y modifique las permeabilidades de los tres iones que figuran en el simulador, manteniendo la relación de permeabilidades planteada. ¿Qué sucede con el potencial de membrana? Registre el valor. Explique.
El potencial de membrana aumenta ya que es 10 veces mas permeable al Na+, 
El ЄNa+= 67,3mV es mayor ЄK+= -95,0mV por ende la ЄM aumenta de -90mV a 46,9mV.
Indique lo que ocurre con los gradientes químico, eléctrico y electroquímico del potasio y el sodio.
	
	Potencial químico
	Eléctrico 
	Electroquimico
	Na+
	entra
	Sale
	SALE
	K+
	entra
	entra
	ENTRA
· Considere nuevamente que el potencial de membrana en reposo de la célula es -90 mV. Sabiendo que el flujo pasivo para el potasio es 6.2x10-12 mol/cm2.seg y para el sodio es 8.3x10-12 mol/cm2.seg, y teniendo en cuenta la fuerza del movimiento de cada uno de estos iones, explique a qué se debe la semejanza de los flujos.
La semejanza de los flujos se debe a que la membrana celular es considerablemente mas permeable al K+ que al Na+ ya que se presenta una mayor cantidad de canales de K+ abiertos que de Na+. Esto termina compensando la diferencia de potencial, haciendo semejante sus flujos. 
d) Explique qué significa que un ion esté en equilibrio electroquímico y explique la diferencia de esta situación a la de estado estacionario.Que un ión esté en equilibrio electroquímico quiere decir que está en un estado en el que la velocidad de flujo de un lado y del otro de la membrana es la misma por lo que hay flujo neto (no hay gradiente) y la diferencia de potencial electroquímico es 0. En cambio en una situación de estado estacionario hay un flujo neto de iones que genera un potencial de membrana en ambos lados (hay un gradiente electroquímico) el cual requiere un consumo energético para mantener la homeostasis celular.
e) Discuta el papel del ion cloruro en el potencial de membrana en reposo. Calcule el potencial de equilibrio electroquímico de este ion empleando el simulador.
ЄCl-= -90,8mV
El ion cloruro presenta flujos opuestos que se compensan entre si casi completamente. Debido a esto, la tendencia de escape del iones es aproximadamente cero lo que le brinda una mayor estabilidad a la célula. 
f) Cuál es la importancia de que el ion calcio no se encuentre en equilibrio electroquímico en condiciones fisiológicas
El Ca2+ cumple una función como segundo mensajero activando numerosas vías de señalización por lo que debe estar en concentraciones bajas en el citosol de la célula o almacenado en el retículo. El caso contrario de una concentración no regulada de Ca2+ en el medio intracelular podría desatar numerosas vías de señalización imprevistas y dañinas para la célula. 
Si el Ca2+ formaría parte del equilibrio electroquímico mucha de las funciones de la célula no podría cumplirse. 
Además, el calcio puede desencadenar la contracción muscular, apoptosis, expresión génica, liberación de neurotransmisores y la activación de procesos metabólicos. 
g) A qué se debe que las concentraciones iónicas son estables en el tiempo si los flujos pasivos netos de los iones son distintos de cero en las células
La bomba Na+/K+ ATPasa contrarresta el flujo pasivo neto manteniendo los potenciales electroquímicos del NA+ y del K+ en el tiempo. 
2. Observe la siguiente imagen en donde se describen los compartimentos de líquido de un varón adulto típico de 70 kg. Describa los volúmenes y componentes de los compartimentos principales en los que se divide el agua corporal total. (página 102 del boron)
3) Defina los conceptos de osmolaridad, presión osmótica y tonicidad. Discuta las siguientes afirmaciones:
a) Todos los líquidos corporales tienen aproximadamente la misma osmolaridad y cada líquido tiene un número igual de cargas positivas y negativas. 
Lo que varia es su composición. 
b) Debido a que el gradiente de K+ a través de las membranas celulares es un determinante principal de la excitabilidad eléctrica, los trastornos clínicos de la [K+] extracelular pueden causar arritmias cardíacas potencialmente mortales.
c) Los trastornos de la [Na+] extracelular provocan anomalías de la osmolaridad extracelular, con un desplazamiento del agua hacia dentro o hacia fuera de las células cerebrales; si esto no se corrige, estos trastornos podrían provocar convulsiones.
4) ¿Cómo se regula a corto plazo el volumen celular? Explique los fenómenos que se desencadenan frente a una adición al líquido extracelular de las siguientes sustancias: a) manitol, b) agua y c) urea.
La regulación del volumen celular es mediante la activación de un subconjunto de vías que responden al cambio de volumen celular mediante la trasferencia de solutos a través de la membrana. 
a) Si se aumenta la osmolalidad extracelular mediante la adición de un soluto que no atraviese la membrana como el manitol (fig. 5-17), la solución extracelular se vuelve hiperosmolal y ejerce una fuerza osmótica que expulsa H2O fuera de la célula. La célula se encoge hasta que la osmolalidad interior y la exterior se igualan. Muchos tipos de células responden a esta disminución de volumen activando procesos de captación de solutos para aumentar el contenido celular de solutos y H2O. Esta respuesta se denomina aumento regulador del volumen (ARV).
b) Si la osmolalidad extracelular disminuye por la adición de H2O (v. fig. 5-17B), la solución extracelular se vuelve hipoosmolal y ejerce una fuerza osmótica menor, de modo que el H2O entra en la célula. La célula continúa aumentando de volumen hasta que la osmolalidad interior y la exterior se igualan. Muchos tipos de células responden a este aumento de volumen activando vías de salida de solutos para disminuir el contenido celular de solutos y H2O y normalizar así el volumen celular. Esta respuesta se denomina disminución reguladora del volumen (DRV).
c) En el caso de la urea, la célula es permeable a ella y la respuesta que se va a observar es una disminución del volumen celular.
Podemos considerar lo que ocurriría si de repente se aumentase la osmolalidad del LEC añadiendo un soluto que atraviese la membrana plasmática, como la urea. La urea puede atravesar rápidamente las membranas celulares por difusión facilitada; sin embargo, las células no tienen ningún mecanismo para la expulsión de urea. Debido a que la urea atraviesa la membrana más despacio que el H2O, el efecto inicial de la adición de urea es la contracción del tamaño de la célula. Sin embargo, a medida que la urea se equilibra gradualmente a través de la membrana celular y elimina el gradiente osmótico impuesto inicialmente, la célula vuelve a expandirse hasta su volumen inicial.
5) Explique cómo se alterarán el volumen y composición del líquido extracelular e intracelular de un individuo frente a las siguientes situaciones:
a) administración endovenosa o ingesta de 1,5 l de solución salina isotónica
En cuanto a la composición no hay cambios peri si hay un aumento en el volumen extracelular, se expande, pero no afecta al intracelular. 
b) ingesta de 1,5 l de H2O pura o se inyección endovenosa de 1,5 l de una solución de glucosa isotónica
Hay un aumento tanto del liquido intra como extracelular y disminuye la osmolaridad del ambos líquidos
c) administración de la cantidad de NaCl que está contenida en 1,5 l de solución salina isotónica, pero sin agua. El volumen del líquido extracelular no varía, pero si su osmolaridad, aumentando. Mientras que el volumen del liquido intracelular disminuye y su osmolaridad también aumenta. 
Si se agrega urea al Lec que es un soluto que atraviesa la membrana plasmática, la urea atraviesa la membrana celular y la célula no tiene como expulsarla, pero atraviesa más despacio que el agua, por lo que primero ocurre una contracción de la célula (aumenta la osmolaridad del LEC por lo que sale agua de la célula) , pero cuando ingresa la urea la célula vuelve a expandirse hasta su volumen inicial (aumenta la osmolaridad de la célula por lo que entra agua del LEC), por lo que modificar la concentracion extracelualr de un soluto que atraviesa la membrana celular no provoca cambios en el volumen celular.
- Si se agrega una solución salina istonica al Lec este aumenta su volumen pero no se produce ningun cambio en el grandiente osmotico efectivo por lo que el agua añadida no entra ni sale del LIC, por lo que sirve para aumentar el volumen del LEC sin modificar el LIC.
- Si se agrega una infusion de agua sin solutos esta se distribuye por todo el LEC y aumenta el volumen pero diluye los solutos en este por lo que la osmolalidad disminuye lo que genra que la osmolalidad intracelular sea mayor ocurriendo una entrada de agua del LEC al LIC hasta el equilibrio. Por lo que ocurre una pequeña expacion del LEC pero genera que muchas células situadas cetca del punto de infusion sufran lisis. 
- Si se agrega ingestión de sal NaCl pura afecta el volumen del LEC. Si se agrega eesta solución aumenta la osmolaridad del LEC por lo que se expulsaría agua del interior de la células al LEC para recuperar el equilibrio. Por lo que se genra una expansión del LEC sin agregar agua pero un acortamiento de las células. 
Estado estacionario: estado de no equilibrio; aquel en el cual la tendencia al escape no es igual en ambos compartimientos. Dicho estado es inestable por naturaleza. Si en un sistema existen diferentes tendencias al escape y estas se mantienen constante en eltiempo, es porque existe un gasto energético. La similitud entre equilibrio y estado estacionario es que en ambos casos las tendencias al escape se mantienen invariables en el tiempo. La diferencia radica en que en el primero la tendencia al escape es la misma en todas partes y no hay gasto energético, mientras que en el segundo la tendencia al escape es diferente en distintas partes del sistema y que para que ello ocurra existe aporte de energía que se utiliza para igualar el movimiento de materia entre los compartimientos considerados.