BIOFÍSICA 7 GRAD E FLUXOS

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Lic. Bioq. Yoelys Gómez Rodríguez 
SUMARIO 
 MEDIO INTERNO 
 Unidad IV: Mecanismos disipativos y sus fuerzas 
impulsoras. Gradiente y fuerza impulsora. Tipos básicos de 
gradiente: químico, eléctrico, electroquímico, de presión 
hidrostática. DIFUSIÓN: flujo unidireccional y flujo neto. Ley de 
Fick, potencial químico. Flujo eléctrico y potencial eléctrico. Flujo 
electroquímico. Ósmosis. Presión osmótica. PROPIEDADES 
COLIGATIVAS. Permeabilidad de las membranas: coeficiente de 
reflexión (σ). Soluciones isotónicas e isosmóticas. Aplicación 
clínica. Presión Oncótica (π). Filtración. Diálisis. Tipos de diálisis. 
Aplicación clínica. 
 
Bibliografía: 
 Temas de Biofísica. 
 Parisi, Mario (2004). Ed. McGraw-Hill/Interamericana Editores. Cap. 3. “Los 
grandes mecanismos disipativos y sus fuerzas impulsoras.” pp. 53-58. 
Física Médica y Biológica. Biofísica para Ciencias de la Salud. Micó, 
Guillermo A. (2014). Ed. Arandurã. Cap. 2;3 2 
Según la perspectiva físico-química 
 Hombre está formado por diferentes compartimientos 
acuosos rodeados por membranas. 
 Entre los diferentes compartimientos existen GRADIENTES 
de diferentes tipos: que DETERMINAN los FLUJOS de MASA 
y ENERGÍA a través del sistema. 
 Hombre es un SISTEMA EN ESTADO ESTACIONARIO----los 
GRADIENTES se MANTIENEN y por lo tanto se gasta 
ENERGÍA. 
 
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GRADIENTE: VARIACIÓN 
de una magnitud en función de 
la Distancia. 
Ej: 
 Gradientes de concentración, 
 “ de potencial químico, 
 “ de potencial eléctrico entre 
Interior / Exterior Celular 
 “ de presión en Vasos Sanguíneos 
 
 
No confundir GRADIENTE con 
DIFERENCIA: 
Diferencia: resta de dos 
magnitudes y es 
independiente de la 
distancia. 
 
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4 formas básicas de GRADIENTES 
QUÍMICO ELÉCTRICO ELECTROQUÍMICO OSMÓTICO 
+ - 
Cuando entre 2 puntos de un sistema existe una diferencia 
de concentración, la misma tiende a disiparse. 
 
Ej: si se agrega 1 gota de tinta, sus partículas se DIFUNDEN 
al azar. 
 
 
 
 
 
 
DIFUSIÓN: Es el movimiento de una partícula de un lugar 
a otro. 
Fuerza impulsora: Agitación térmica de las partículas. 
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GRADIENTE QUÍMICO (variación de concentración) 
1. GRADIENTE QUÍMICO: DIFUSIÓN 
 Gradiente químico: 
 Se da entre 2 puntos de un sistema separado por una cierta 
distancia. 
 Entre 2 soluciones separadas por una membrana, cuando 
existe diferencia de concentración entre los mismos. 
 Ej: 
 Gradiente de Sacarosa cuando se agrega en un vaso con agua. 
 Gradiente químico de ión Na+ en Interior / Exterior Célula 
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FLUJO. Flujos Unidireccionales y Netos 
 FLUJO (J): 
 Es el número de moléculas que atraviesan la 
membrana en una unidad de tiempo (s, min, 
h,….) 
 FLUJO UNIDIRECCIONAL: 
 Flujo en 1 sola dirección: de 1 hacia 2(J1-2) y 
de 2 hacia 1 (J2-1). 
 Si se aumenta la concentración en un lado: 
Existirán los 2 flujos unidireccionales pero 1 
Flujo Neto: de mayor a menor concentración. 
 
FLUJO NETO: Jneto = J1-2 – J2-1 
Es el paso de soluto desde el lugar de mayor 
concentración hacia el de menor 
concentración. 
Si las concentraciones a ambos lados es igual: 
Jneto= 0 
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Difusión Neta: 
Cuando entre 2 puntos de un 
sistema existe una diferencia 
de concentración, esa 
diferencia tiende a DISIPARSE 
debido al movimiento al azar 
debido a agitación térmica. 
 Ejemplo 
 Difusión: es el mov. de 
una partícula de un lugar 
a otro, 
 
• fuerza impulsora: 
AGITACIÓN TÉRMICA. 
 
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1ª Ley de FICK 
Plantea los factores de los 
que depende la magnitud 
de un FLUJO NETO DE 
DIFUSIÓN. 
 
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1ª Ley de FICK FLUJO NETO DE DIFUSIÓN a través de una MEMBRANA 
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Ps (cm/s): Coeficiente de 
permeabilidad. 
Es característico de cada 
sustancia y cada membrana 
biológica 
ΔC→ Gradiente de concentración 
Difusión y Potencial Químico (μ) 
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Mientras mayor sea la 
diferencia de 
concentraciones (ΔC), 
mayor será la 
diferencia de potencial 
químico (Δμ) y por lo 
tanto, mayor será la 
liberación de energía 
química al disiparse el 
gradiente (ΔG). 
(Δ G) 
(Δ G) 
GRADIENTES QUÍMICOS (de concentración) a nivel celular 
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¿En qué se emplea la energía en las células? 
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2. Gradiente ELÉCTRICO 
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En el exterior existe un exceso de sustancias con cargas positivas en 
comparación en el interior celular. 
El exterior está cargado positivamente y el interior negativamente. 
Se dice entonces que la membrana citoplasmática está POLARIZADA. 
- + 
Si se añaden 
electrodos 
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- + 
3. Gradiente electroquímico (electrolitos) 
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Se manifiesta en solutos cargados (electrolitos), con 
concentración diferente entre 2 compartimientos del organismo 
que, al mismo tiempo, tengan una Δ V: 
aparecen 2 gradientes simultáneamente y por lo tanto 2 fuerzas 
impulsoras afectan el movimiento del soluto. 
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- + 
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+ - 
Gradientes Químicos Y Electroquímicos 
POTENCIALES 
 Determinación del Potencial De Membrana 
 
Uso de microelectrodos para medir la diferencia de 
potencial eléctrico a ambos lados de la membrana 
citoplasmática (exterior e interior) 
Potencial de Membrana en Reposo (PMR): 
Es la diferencia de potencial eléctrico que existe a 
ambos lados de la membrana citoplasmática (exterior / 
interior) en condiciones de reposo (cuando la célula no 
está excitada). 
4. Gradiente Osmótico: Ósmosis 
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4. Gradiente osmótico: Ósmosis 
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Membrana: “membrana semipermeable u osmótica”: solo deja pasar al H2O 
 
Ósmosis: Difusión Neta de agua a través de una membrana 
permeable al agua, desde la solución de menor 
concentración de soluto (mayor cantidad de agua) a la 
de mayor concentración de soluto (menor cantidad de 
agua): diferencia de osmolaridad (fuerza motriz) 
 Presión Osmótica (π) 
Como la cantidad relativa de agua es 
mayor en el lado izquierdo que en el 
derecho, el AGUA difunde por el 
gradiente de concentración del agua 
desde el lado izquierdo hasta el 
derecho, 
 
Hasta que se produce un DESNIVEL 
de líquido que genera una presión 
hidrostática que se opone y llega a 
impedir el paso neto de más agua 
desde el lado izquierdo del tubo hasta 
el lado derecho. 
 
A la presión necesaria para impedir la 
ósmosis (difusión neta de agua): 
PRESIÓN OSMÓTICA de la solución. 
 
Mientras mayor sea la diferencia de 
concentraciones, MAYOR será la 
Presión Osmótica. http://www.youtube.com/watch?v=VVORi8Bq
lss&feature=related 
 Cuando se tiene 2 soluciones de Diferente Concentración 
separadas por una membrana osmótica, no se habla de 
presión osmótica, sino de DIFERENCIA de PRESIÓN 
OSMÓTICA (Δπ). 
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Diferencia de Presión Osmótica (Δπ) 
4 formas básicas de GRADIENTES 
QUÍMICO ELÉCTRICO ELECTROQUÍMICO OSMÓTICO 
+ - 
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Gradientes de PRESIÓN HIDROSTÁTICA: FILTRACIÓN 
 Gradientes: químico, eléctrico, electroquímico, osmótico. 
 GRADIENTE de PRESIÓN HIDROSTÁTICA: gran 
importancia en procesos fisiológicos. 
31 Circulación Sanguínea 
Intercambio de gases 
Presión del Líquido en Interior de Ciertas Cavidades 
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Presión Intraocular 
Líquido Cefalorraquídeo 
 (LCR) 
Líquido Amniótico 
Presión Intrapleural 
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A nivel de Capilares Sistémicos o Glomérulo Renal: 
Presión osmótica puede ser equilibrada por una Presión Hidrostática: Equilibrio 
delicado entre la diferencia de presión osmótica (Δπ) y presión hidrostática (ΔP)resultado 
 
 FLUJO NETO TRANSEPITELIAL 
 
FUERZA IMPULSORA: Presión Arterial (hidrostática) 
¿Qué se mueve en la FLITRACIÓN?: AGUA + SOLUTOS (en conjunto) 
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•SIEMPRE un movimiento EN CONJUNTO de partículas (agua, solutos) 
en un SENTIDO DETERMINADO. 
 
• FUERZA IMPULSORA: PRESIÓN HIDROSTÁTICA (ARTERIAL) empuja 
la solución a través de tubos. 
 
• Existe un “Efecto de Tamiz”: Partículas pasan por poros. 
 
• Existe una relación entre: Peso Molecular, tamaño (radio), cantidad de 
sustancia que se filtra y…………….. DIÁMETRO DE LOS POROS. 
Filtración 
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Temas clínicos relacionados: Edema, diabetes mellitus y diabetes insípida, trastornos 
electrolíticos, soluciones de infusión, diálisis. 
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Estudio Independiente 
 Diálisis. 
 Tipos de diálisis. 
 Tipos de sustancias que se 
dializan. 
 Funciones. 
 Importancia. 
 Aplicación Médica. 
 
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 diálisis peritoneal peritoneal dialysis 
 Nefrología 
 
Técnica de depuración extrarrenal, que consiste 
en colocar en la cavidad peritoneal un catéter 
blando, multiperforado, a través del cual se 
introduce un líquido de diálisis que, tras una 
permanencia variable, se extrae. Los tres 
componentes clave son el catéter, la solución de 
diálisis peritoneal y la membrana peritoneal. El 
peritoneo hace de membrana semipermeable, 
que permite el intercambio de líquido, 
electrólitos y solutos entre la sangre y el líquido 
peritoneal (transporte por difusión y por 
ultrafiltración). Puede ser continua o 
intermitente, y los intercambios pueden 
efectuarse de forma manual (ver diálisis 
peritoneal continua ambulatoria) o 
automatizada (ver diálisis peritoneal cíclica 
continua). Se utiliza en casos de insuficiencia 
renal aguda o crónica terminal. Más de 100.000 
pacientes en el mundo y más de 1.300 pacientes 
en España acceden a esta modalidad 
terapéutica por insuficiencia renal crónica 
terminal. 
 © Espasa Calpe, S.A. 
 
 Hemodiálisis hemodialysis 
 Nefrología 
 
f. Técnica de depuración sanguínea 
extracorpórea, que se utiliza en la insuficiencia 
renal aguda o crónica terminal y que suple las 
siguientes funciones: excreción de solutos, 
eliminación del líquido retenido y regulación del 
equilibrio ácido-base y electrolítico. Este 
procedimiento no suple las funciones endocrinas 
ni metabólicas del riñón. Consiste en el contacto, 
a través de una membrana semipermeable, 
instalada en el dializador o filtro de hemodiálisis 
de la sangre del paciente, con un líquido de 
diálisis (dializado) de características 
predeterminadas. La membrana permite que 
circulen a través de ella el agua y los solutos de 
pequeño y mediano peso molecular, y no otros, 
como las proteínas y las células sanguíneas. Los 
mecanismos físicos en que se basa esta técnica 
son los de difusión o transporte por conducción y 
la ultrafiltración o transporte por convección. 
Puede efectuarse en el hospital, en un club de 
diálisis o en el propio domicilio del paciente. Ver 
hemodiálisis domiciliaria. 
 © Espasa Calpe, S.A. 
 
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DIÁLISIS PERITONEAL 
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Diálisis Peritoneal Automatizada (DPA) 
ANEXOS 
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Para aprender más… 
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Membranas Permeables, Semipermeables e Impermeables: 
Coeficiente de Reflexión (σ) 
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σ = 1: Membrana Impermeable al soluto (Ej: Proteínas) 
 
σ = 0: Membrana Totalmente Permeable al soluto 
 
σ < 1: Valor de π efectiva menor. 
 
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