Fisiología - Movimiento de Agua y Solutos

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MOVIMIENTOSMOVIMIENTOS 
Agua y solutos
Hablemos de…
Br. Yojan E. Monserrat O.
Agua y solutos
TABLA DE CONTENIDOS
01
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07
08
Medio interno y homeostasis
Balance de agua y solutos
Movimiento de agua y solutos a 
través de epitelios
Soluciones y Osmolaridad
Movimiento de iones por fuerzas 
eléctricas
Potenciales de Difusión y equilibrio
Ecuación de Nerst
Transporte Activo 1rio y 2rio
Balance de Agua y Solutos
Los compartimientos está comprendidos por 
concentraciones (masas disueltas en volúmenes), estos no 
son fijos, ni cerrados, existiendo siempre un intercambio de 
agua y solutos entre sí y con el exterior.
❑El hombre sano siempre debe mantenerse en un 
Balance debido a ello:
• Suma de ingresos = suma de egresos
• Calorías ingeridas = Calorías gastadas (Balance 
positivo)
• Calorías ingeridas = Calorías gastadas (Balance 
negativo)
Ejemplo Práctico
Al no eliminar esta cantidad igualitaria,
la concentración de Na+, aumentará. Si
no hay un aumento proporcional al
consumo del ACT, la osmolaridad
corporal se verá desbalanceada.
Un hombre come 150 mEq/L de sodio (Na+),
este debe eliminar la misma cantidad.
¿Cómo lograr un medio interno constante?
❑ Mecanismo de balance de ingreso/egresos.
❑ Consumo de agua = - Eliminación de agua.
❑ Consumo de sal = - Eliminación de agua y trabajo renal.
❑ Las calorías ingeridas de más serán acumuladas en forma de
grasa.
Medio Interno y Homeostasis
La homeostasis corresponde a todos los mecanismos
fisiológicos encargados de mantener la constancia del medio
extracelular.
❑Órganos y tejidos de nuestro organismo realizan
funciones que colaboran en el mantenimiento de
nuestro medio interno.
❑Sistemas que contribuyen a mantener las
concentraciones de iones, nutrientes y
sustancias que permitan a los tejidos realizar su
funciones correctamente.
❑Sistemas de control para mantener constantes la
concentración de Na+ y K+
Movimiento de agua y solutos a través de 
Epitelios
Para esto se requiere de las Fuerzas
impulsoras, son aquellas que establecen
un movimiento de agua y solutos entre
compartimientos corporales.
❑ Las distintas sustancias que ingerimos y
eliminamos, en un momento se movilizan del
medio EC al IC mientras en otro se movilizan
del IC al EC.
❑ Estos movimientos son siempre realizados por
una fuerza impulsora.
Movimiento de agua y solutos a través de 
Epitelios
Mecanismo Se mueve Fuerzas Impulsoras
Difusión Soluto y solvente
Diferencia de concentración y agitación 
térmica.
Filtración
Agua y algunos
solutos
Presión hidrostática
Ósmosis Agua
Diferencia de concentración y agitación 
térmica.
Fuerzas Eléctricas
Aniones a polo +/ 
Cationes a polo -
Diferencia de potencial eléctrico.
Transporte Activo Iones (Na+ o H+) Energía derivada del metabolismo celular.
1 - Difusión
Movimiento de una partícula dependiente de la temperatura como
fuerza impulsora.
❑ Temperatura determina el movimiento
aleatorio de las partículas en una solución:
✓ Si se coloca una membrana
permeable al agua y a la glucosa las
partículas se difundirán al azar del
compartimiento 1 al 2 y viceversa.
Flujo: Nro. de moléculas que atraviesan la membrana en un cierto 
tiempo.
Ejemplo Práctico
Flujo Unidireccional
1 2
Si ambos compartimientos tienen la 
misma concentración y la misma 
temperatura ambos flujos son 
iguales.
Flujo Neto
1 2
Glucosa
200mmol/L
Glucosa
100mmol/L
Si se genera una difusión mayor 
desde 1 hacia 2 es porque allí hay el 
doble de moléculas. (Va del lugar 
más concentrado al menos 
concentrado)
1.2 – Ley de Fick
Establece los factores de los que depende la magnitud del flujo
difusional a través de la solución. En los casos en los que hay
MEMBRANA: ofrece restricción al paso de sustancia a través de la
solución y la membrana.
1.3 – Permeabilidad Celular
Pd = coeficiente de permeabilidad difusional, representa la velocidad
en que una partícula atraviesa la membrana.
✓ Característico de cada sustancia y membrana.
✓ Relacionado con la partícula en cuestión.
✓ Relación entre el radio de la partícula y de cada poro en la membrana.
✓ En relación con la solubilidad en agua que en lípidos.
-Pd = + Restricción de la membrana, +tiempo para atravesarla
Factores de los que depende el 
Flujo Difusional
❑ Temperatura: mayor agitación térmica, mayor nro de
moléculas que atraviesan la membrana.
❑ Concentración: mayor cantidad de partículas por
unidad de volumen = + partículas que atraviesan la
membrana.
❑ Distancia: separa los puntos en donde se ha tomado la
concentración.
❑ Área de membrana: a mayor área = mayor flujo.
❑ Coeficiente de difusión: determina la velocidad con que
una partícula se difunde en agua.
Consecuencias del Flujo Difusional
1. Existiría una concentración de equilibrio.
2. Habría un cambio de la concentración en función al tiempo
3. Relación entre flujo difusional neto y diferencia de
concentración.
2- Difusión Facilitada
Difusión que facilita el transporte de moléculas permeables a la célula
mediante la presencia de un transportador de membrana siempre a favor
de un gradiente de concentración.
❑ En el transportador hay sitios donde se
ubican las moléculas a transportar.
❑ Al principio los sitios están vacíos pero a
medida que la concentración aumenta
mayor cantidad de moléculas viajan.
❑ Luego, los sitios están todos ocupados por
otras moléculas no pueden fijarse al
transportador.
V
e
lo
c
id
a
d
 d
e
 T
ra
n
sp
o
rt
e
Concentración
Difusión Simple
Transportador 
mediado por 
portador
Inhibición Competitiva
a b
❑ Una segunda molécula compite por sitios en el transportador.
❑ Ejemplo: El transportador de D-Glucosa GLUT4, posee afinidad por otros monosacáridos
como D-galactosa o la floricina que inhiben competitivamente el transportador de
glucosa porque se unen a sitios de transporte del mismo transportador.
❑ Concentración de galactosa suficientemente alta.
❑ Si aumenta mucho la concentración de glucosa, la glucosa puede desplazar a la
galactosa.
Inhibición no Competitiva
a b
❑ La galactosa toma el lugar de la glucosa en el transportador.
❑ Por más que aumente la concentración de glucose no puede llegarse al flujo que habría
si no estuviese el antagonista en el medio.
❑ El antagonista (galactosa) tiene una afinidad mayor que la afinidad del agonista
(glucosa).
❑ No hay posibilidad de “competencia ni que el agonista desplaze al antagonista.
3- Filtración
Movimiento de agua y solutos a favor de un gradiente de presión
hidrostática.
Ejemplo:
❑ El agua plasmática se filtra a través de los
canales de la pared de los capilares hacia el
intersticial.
❑ Agua y solutos se filtran a través de los poros
de los capilares del ovillo glomerular renal
hacia el túbulo proximal.
La presión arterial es la fuerza impulsora
Filtración y Difusión
En la filtración el flujo se considera FLUJO HIDRODINÁMICO en donde la
presión hidrostática (fuerza impulsora) impulsa la solución a través de
tubos.
DIFUSIÓN
Movimiento de moléculas es 
independiente al alzar y pasar por 
puro “chance” de un compartimiento 
a otro.
FILTRACIÓN
Hay un movimiento CONJUNTO de 
las moléculas en un sentido 
determinado.
En la filtración predomina un flujo en único sentido 
(UNIDIRECCIONAL)
4- Osmosis
Movimiento de agua a través de una membrana semipermeable a favor de
un gradiente de concentración de agua (gradiente osmótico)
❑ Flujo pasivo de agua a través de una membrana semipermeable;
determinado por diferencias de concentración de soluto.
❑ Diferencias en la concentración de solutos Crean una presión osmótica
y mediante interacción del soluto con los poros de la membrana.
❑ Presión Hidrostática en la solución 1 Diferencia de presión
hidrostática entre 1 y 2 Flujo de agua de 2 a 1
Tiempo1 2 1 2
4- Osmosis
Ejemplo Práctico
❑ El recipiente tiene una membrana impermeable
a los solutos, solo permeable al agua.
❑ Se agrega NaCl 0,9% al Comp 1.
❑ Se agrega NaCl 0,45% en el Comp 2.
❑ Osmolaridad:Pasaje de agua desde el 2 al 1.
❑ Flujo de agua: Flujo Osmótico.
❑ Fuerza impulsora: diferencia de presión
hidrostática generada por el nro. de partículas
de soluto en cada compartimiento.
1 2
Impermeable al 
soluto
Permeable al 
agua
NaCl 
0,9%
NaCl 
0,45%
Presión Osmótica
Presión necesaria para parar el flujo de agua.
Ejemplo:
❑ En un recipiente cerramos con un pistón el Comp 1.
Haciendo presión P hacia abajo.
❑ El flujo osmótico de 2 a 1 no aparecerá.
❑ Si hay una presión en el comp 1 se anula la diferencia de
presión hidrostática que creaba la diferencia osmolar
entre ambos compartimientos = no hay flujo osmótico.
❑ Dada la existencia de una diferencia de presión osmótica
en dos compartimiento se producirá un flujo de agua.
La diferencia de presión osmolar en 1 y 2 está 
creando una diferencia de presión hidrostática
1 2
¿Cómo calcular la Presión Osmótica?
❑ La presión osmótica depende de dos factores:
• La concentración de partículas
osmóticamente activas.
• Si el solute es permeable a la membrana.
❑ La ecuación de vant’Hoff convierte
la concentración de partículas en
presión, teniendo en cuenta si el
soluto se retiene en la solución
original.
𝝅 = 𝑹 × 𝑻 × 𝑶𝒔𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓𝒊𝒅𝒂𝒅
• R = es la constante universal de los gases = 0,082
L . atm/mol . °K
• T = es la temperatura absoluta en °K (grados
Kelvin)
• Osmolaridad = mol/cm3 . v . g
𝝅 = 𝑹 × 𝑻 × 𝝈 × 𝑶𝒔𝒎𝒐𝒍𝒂𝒓𝒊𝒅𝒂𝒅
Corregir desviación
Coeficiente de Reflexión de Steverman
Fracción de moléculas de soluto que chocan contra la membrana pero
no atraviesan y se reflejan hacia su mismo compartimiento
(𝝈)
Reflexión Total Reflexión Parcial Sin Reflexión
𝝈 = 𝟏 𝝈 = 𝟎 𝒚 𝟏 𝝈 = 𝟎
Membrana 
impermeable al soluto
La membrana es 
semipermeable
Membrana 
impermeable al soluto
Soluciones y Osmolaridad
Pueden compararse las osmolaridades de distintas soluciones, su efecto
en la célula variará según la carga de solutos totales.
❑ Isoosmóticas: soluciones que tienen la misma osmolaridad calculada.
❑ Hiperosmótica: solución con osmolaridad más alta.
❑ Hiposmótica: solución con osmolaridad más baja.
Osmolaridad
Describe nro de partículas disueltas en solución
Se mide en Osm/L o mOsm/L
Puede utilizarse para comparar soluciones de 
cualquier tipo.
Describe a cualquiera de las dos soluciones.
No indica que sucederá a una célula dispuesta en 
una solución
Tonicidad
Capacidad de solución para generar cambios en 
la célula.
No tiene unidades, solo es un término 
comparativo.
Compara siempre una solución con una célula.
Solo describe a la solución no a la célula.
Indica qué le sucederá al volumen celular al 
colocar una célula en una solución
VS
Efecto Celular
Glóbulo rojo en una solución hipertónica =
Flujo de agua fuera de la célula = célula se
deshidrata y se “desinfla”.
Glóbulo rojo en una solución hipotónica =
flujo de agua hacia dentro de la célula =
célula se llena de agua y se “hincha”
Movimiento de Iones por Fuerzas 
Eléctricas 
Difusión de iones debido a una diferencia de potencial eléctrico entre dos
compartimientos.
❑ Fuerza Impulsora = Potencial Eléctrico.
❑ Cargas opuestas se atraen y cargas del mismo tipo se repelen.
1 2
NaCl
100mmol/L
NaCl
100mmol/L
Na+
Na+
1 2
Na+ Na+
Diferencias de Potencial Eléctrico
En las células y en tejidos sí existe diferencias de potencial
Entre el IC y el EC. Entre una cara y otra del epitelio
El medio intracelular es negativo con respecto 
al extracelular y que el lado mucoso de los 
epitelios es negativo con respecto al lado 
seroso, en contacto con la sangre
Célula Nerviosa
Luz del TD del Riñon
Luz del Estómago
Potencial Intracelular de -90mV 
-60 mV con respecto al intersticio
-60 mV con respecto a la sangre
Potenciales de Difusión Bomba Electrogénica
Origen de los Potenciales
Fenómenos pasivos vinculados a las 
diferencias de concentración de iones a 
ambos lados de la membrana, a la 
permeabilidad de la membrana a 
determinados iones y alas propiedades de las 
soluciones
Fenómenos pasivos vinculados a las 
diferencias de concentración de iones a 
ambos lados de la membrana, a la 
permeabilidad de la membrana a 
determinados iones y alas propiedades de 
las soluciones
Formas en las que un Potencial de Difusión puede Mantenerse
❑ Uno de los compartimientos tiene un ión no difusible.
❑ Uno de los compartimientos le llega un flujo constante de iones.
❑ Hay un mecanismo de transporte activo que “bombea” los iones.
Potencial de Membrana
Diferencia de potencial eléctrico a ambos lados de la membrana celular, que
separa el interior y el exterior de la célula.
El interior y el exterior celular tienen
concentraciones iónicas diferentes, es por eso
que se crea la diferencia de potencial. Esta es
mantenida por diversos mecanismos:
Potenciales de Difusión, Bomba Na+/K+,
Equilibrio de Donnan, entre otros muchos.
Ecuación de Nerst
Se utiliza para calcular el potencial de equilibrio de un ión permeable a diferencia
de concentración dada a través de una membrana celular, es decir, a qué
potencial el ión está en equilibrio electroquímico.
❑ Calcula el Vion = la diferencia de potencial que
se opone al flujo del ión porque las fuerzas
químicas y eléctricas que actúan contra este
son iguales y opuestas
❑ Se calcula para los principales iones de la
célula y el LEC: Na+, K+, Cl-, Mg++, etc. Es
necesario para determinar en qué dirección
se lleva a cabo el flujo de estos iones y si este
es dado por fenómenos pasivos o activos.
Vm =RT/zF . Ln EC/IC
Vm = 61 mV . Log EC/IC
Cálculo del Potencial de Equilibrio 
de Iones (Sodio)
SODIO
❑ El Na+ tiene tendencia quía a entrar a la célula
debido a que la concentración es mayor afuera
que adentro.
❑ Se necesitaría en la célula un Vm positivo para
contrarrestar esa tendencia y ese potencial
tendría que tener un valor de 66 mV para que el
Na+ alcanzará el equilibrio electroquímico y no
existiera flujo neto de Na+ hacia el IC.
❑ Debido a que el Vm es de -90 mV el Na+ tiene
tendencia eléctrica a entrar a la célula debido a
que es un ión positivo y el potencial de
membrana es negativo.
❑ El Na+ se ve atraído.
12 mEq/L
145 mEq/L
Vm = -90 mV
IC EC
EC IC
VNa+ = 61 mV . Log 145/2 = 66 mV
Cálculo del Potencial de Equilibrio 
de Iones (Potasio)
POTASIO
155 mEq/L
4 mEq/L
Vm = -90 mV
IC EC
EC IC
❑ Por gradiente eléctrico tiende a entrar a la
célula.
❑ Se necesitaría que el interior de la célula fuese
de un valor -98,8 mV para detener el flujo neto de
K+. Faltan 8,8 mV para alcanzar ese valor y que el
ión esté en equilibrio electroquímico.
❑ El ión tiende a salir a favor de su gradiente de
concentración químico.
VK+ = 61 mV . Log 4/155 = -98,8 mV
Cálculo del Potencial de Equilibrio 
de Iones (Cloro)
CLORO
4 mEq/L
120 mEq/L
Vm = -90 mV
IC EC
EC IC
❑ El Cl- entra por gradiente de concentración y
sale por gradiente eléctrico.
❑ Necesitaría un Vm de -90 mV para detener el
flujo de Cl- se detenga, como el potencial de
membrana medido es exactamente de ese valor,
el Cl- está en equilibrio electroquímico.
❑ El Cl- mantiene su concentración intracelular por
mecanismos pasivos, sin intervención de una
bomba
VCl- = 61 mV . Log 4/120 = -90 mV
Transporte Activo
Proceso que determina el flujo neto de una sustancia en contra de su gradiente
electroquímico gastando energía.
❑ Hay transporte activo cuando el flujo neto de
una sustancia no puede ser explicada por la
propia fuerza impulsa medida en soluciones
❑ Entre algunas de las sustancias que se transportan
activamente a través de las membranas celulares
incluyen:
• Sodio
• Potasio
• Calcio
• Hierro
• Hidrógeno
• Cloruro
• Yoduro y urato
• Diversos azúcares
• La mayoría de aa.
División del Transporte Activo
❑ Transporte activo primario: la energía proviene
de la “escisión” del ATP o de algún otro
compuesto de fosfato de alta energía.
❑ Transporte activo secundario: la energíaproviene de la energía que se ha almacenado
en forma de diferencias de concentración
iónica de sustancias moleculares o iónicas
secundarias entre los dos lados de la
membrana.
AMBAS DEPENDE DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 
incrustadas en las membranas celulares
• Bomba Na+/K+/ATPasa
• Iones Hidrógeno
• Calcio 
• Cotransporte o Simporte
• Cotratransporte o Antiporte
“El pasado puede distraernos del 
presente, lo mejor es caminar al futuro”
Gracias por su 
atención…sigan viendo
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