Principis fisiològics (II) (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Genética - 1º curso
Asignatura Fisiologia Animal
Año del apunte 2014
Páginas 13
Fecha de subida 02/11/2014
Descargas 3
Subido por

Vista previa del texto

PRINCIPIS FISIOLOGICS (II) ORGANITZACIÓ DE SISTEMES BIOLÒGICS - LA CÈL·LULA La cèl·lula és la unitat bàsica vital, la unitat funcional dels éssers vius. Dins conté el líquid intracel·lular (medi cel·lular).
En organismes unicel·lulars, distingim el medi intern (líquid cel·lular) del medi extern (l’ambient).
En organismes pluricel·lulars, les cèl·lules s’organitzen en sistemes funcionals.
Distingim també el medi intern (espai extracel·lular) del medi extern (l’ambient).
MEMBRANA CEL·LULAR Estructura funcional: - Bicapa lipídica: Fosfolípids i colesterol Proteïnes : Integrals, perifèriques Sucres: glucoproteïnes Funció: Separació entre el medi cel·lular (espai intracel·lular) i el medi extracel·lular.
És una barrera selectiva, regula el pas de substàncies al seu interior (medi extracel·lular).
Permet l’intercanvi de substàncies.
No és una barrera passiva: no deixa passar qualsevol cosa.
Un organisme el dividim en dos compartiments, intern i extern.
LÍQUIDS ORGÀNICS La major part de l'organisme està ocupat per líquid, i la majoria del líquid que es troba als compartiments és aigua corporal, que està formada pel líquid intracel·lular + el líquid extracel·lular.
- El líquid intracel·lular ocupa l’interior de les cèl·lules.
El líquid extracel·lular és conceptualment el medi intern, és en definitiva líquid que ocupa espais intersticials enter cèl·lules i plasma. Conté tots els components que les cèl·lules precisen per viure, els quals són el líquid plasmàtic (el líquid en circulació) i el líquid tissular o intersticial. Per tant, el medi intern equival a plasma + líquid intersticial.
Hem de poder valorar la dimensió i el volum de líquid en un organisme.
MESURA DE LÍQUIDS CORPORALS La mesura dels líquids corporals es basa en el principi de dilució d’indicadors.
Una substància indicadora ideal ha de complir 5 propietats: - Que sigui estable en el medi que es vol determinar.
No pot ser tòxica.
Que es pugui mesurar fàcilment, que es pugui valorar.
No ha de modificar la composició del medi a determinar S’ha de distribuir de forma uniforme i ràpida, homogèniament.
Hi ha molts marcadors que compleixen aquestes propietats.
En moltes situacions podem tenir pèrdues, ja que en condicions fisiològiques els marcadors biològics es poden excretar de l'organisme en el procés de mesurament (orina, femta).
Hem de tenir mecanismes que ho detectin i ho corregeixin, i s’ha de poder determinar del marcador excretat.
1. MESURA DE L’AIGUA CORPORAL TOTAL S’utilitza com a marcador l’aigua, però són aigües modificades: enlloc d’hidrogen tenen un isòtop (tritó o deuteri) i a partir d’allà, aplicant el principi de dilució d’indicadors s’observa el volum d’aigua.
El volum d’aigua representa el 60% del pes corporal adult (valor mitjà, el valor corporal total augmenta en nounats en un 75%, per això tenen més tendència a la deshidratació, i disminueix en persones grans fins un 55%).
Tot això són referència.
valors mitjans de Marcadors: H20  Aigua pesada (D2O); Aigua tritiada (3H2O). Tenen les mateixes propietats físic-químiques que l'aigua normal.
L’aigua pot estar dins o fora de les cèl·lules.
2. MESURA DEL LÍQUID EXTRACEL·LULAR S’empren com a marcadors la insulina, ja que les cèl·lules no la metabolitzen, i ions extracel·lulars, com el Cl- o Na+ radioactius, i també el tiosulfato.
És necessari que es mantinguin en l'espai extracel·lular, que no entrin en les cèl·lules. També que es distribueixin homogèniament per tots els teixits.
3. MESURA DEL LÍQUID INTRACEL·LULAR Les cèl·lules l’han de captar completament, al 100%, però no hi ha substàncies d’aquest tipus. L’alternativa és agafar el volum total i restar-li l’extracel·lular (mesura indirecta).
Aigua Corporal Total = Volum intracel·lular + volum extracel·lular Volum intracel·lular = Aigua Corporal Total – Volum extracel·lular 4. MESURA DEL PLASMA El plasma és el líquid que forma la sang (sang = plasma+ cèl·lules sanguínies).
Necessitem marcadors que per via intravenosa es mantinguin sempre a la sang, no surtin dels vasos i no passin a cap teixit (líquid intersticial), a banda que es distribueixin de manera homogènia. Amb ells mesurem el volum de sang.
Exemples de marcadors útils en la fisiologia en l'estimació de la proporció d'aigua en el cos que conté el plasma sanguini: proteïnes d’alt pes molecular marcades amb l’isòtop iode 125 (com ara l’albúmina 125-I) o colorants innocus com el blau d’Evans, un colorant que té afinitat per l'albúmina del sèrum.
5. MESURA DEL VOLUM DE LES CÈL·LULES SANGUÍNIES A aquest volum l’anomenem hematòcrit. És un percentatge, adimensional.
En un tub d’assaig centrifuguem tot allò que forma la sang i obtenim tot de cèl·lules al final del tub i a sobre trobem el plasma. Amb això sabem la proporció entre cèl·lules i plasma.
Si sabem el volum de l’hematòcrit i del plasma, tenim el volum del líquid circulant (sang) anomenat volèmia. Aquesta seria una manera indirecta de calcular-lo.
Exemple: Volum plasmàtic = 3 L (60%) i Volèmia = X (100%)  Volèmia = 5 L Volum cel·lular = volèmia – Volum plasmàtic = 5 L - 3 L = 2 L 6. MESURA DE VOLÈMIA Hi ha mètodes directes per mesurar la volèmia. Es fa amb hematies marcats amb crom 51.
7. MESURA DEL VOLUM DEL LÍQUID INTERSTICIAL El líquid intersticial és present en els espais extracel·lulars dels teixits, fora de circulació.
No hi ha cap substància que quan un se l’administra es quedi exclusivament en l’espai intersticial. Per tant ho hem de mesurar indirectament restant-li al líquid extracel·lular el volum del plasma.
Líquid extracel·lular = líquid intersticial + plasma Líquid intersticial = Líquid extracel·lular - plasma ALTRES ESPAIS DINS L’ORGANISME - Cefaloraquidi: líquid que es troba a la medul·la.
Cavitat ocular Líquid sinovial Líquid pericardi: líquid que envolta el cor Líquid pleural: líquid que envolta els pulmons DISTRIBUCIÓ DE LÍQUIDS CORPORALS COMPOSICIÓ DELS LÍQUIDS CORPORALS És una solució de ions, proteïnes, lípids, glúcids...
Si comparem els dos líquids (intracel·lular i extracel·lular) veiem que, qualitativament, són pràcticament iguals, hi ha el mateix dins i fora de les cèl·lules; però canvien quantitativament, degut que la barrera ha de tenir permeabilitat selectiva.
És important la proporció/relació entre els ions.
- El potassi s’acumula dins les cèl·lules. El K és un ió eminentment intracel·lular.
El sodi i el clor, així com el calci, són fonamentalment extracel·lulars.
Les cèl·lules acumulen les proteïnes dins de les cèl·lules, ja que dins les cèl·lules hi ha totes les rutes metabòliques que estan regulades per enzims, és a dir trobem més proteïnes a banda de les estructurals.
Si comparem el líquid intersticial amb el plasma veiem que són pràcticament iguals a excepció que el plasma acumula proteïnes davant els fluids intersticials. Això és degut a la presència en sang d’algunes hormones, immunoglobulines, albúmina, etc.
Els compartiments orgànics/corporals estan en continu intercanvi de substàncies.
Diem que estan en equilibri dinàmic.
Hi ha mecanismes específics de transport a través de la membrana cel·lular que mantenen les diferències de composició entre compartiments (intracel·lular vs intersticial / plasma).
MECANISMES DE TRANSPORT Moviment d'H2O, difusió simple, difusió facilitada, transport actiu, filtració, pinocitosis, fagocitosi.
(S’expliquen a continuació).
*PRINCIPIS DE QUÍMICA* Factors determinants de l'efecte d'una substància en l'organisme: - Nombre de molècules Molaritat: Mols de solut per litre de dissolució 1 mol conté 6,023 x 1023 partícules Exemple: - Càrrega elèctrica - Equivalents elèctrics En solució aquosa la majoria de substàncies es troben en forma ionitzada: són ions carregats elèctricament.
Equivalència: mEq / litre Exemple: - Nombre de partícules per unitat de volum Osmolaritat: Osmols / litre 1 Osmol: 1 partícula osmòticament activa Exemple: MOVIMENT DE L’AIGUA - OSMOSI Com travessa l’aigua la membrana cel·lular? Per aquaporines, que són o proteïnes de membrana o canals proteics altament selectius.
Perquè es mou l’aigua? Per osmosi a través de membranes cel·lulars. És un moviment net d’aigua des de zones de baixa concentració de solut a zones d’alta concentració amb l’objectiu d’igualar la concentració de soluts.
Com es generen les forces d’osmosi? Per la presència de substàncies osmòticament actives, aquelles que generen osmosi. És un número de partícules que generen flux d’aigua. Aquestes substàncies tenen dificultats per travessar una membrana biològica (membrana cel·lular). Per equilibrar les seves concentracions, forcen el moviment d'aigua de zones de baixa concentració a zones d'alta concentració.
CONCENTRACIÓ OSMÒTICA D’UNA SOLUCIÓ La membrana cel·lular és una barrera de permeabilitat selectiva.
La majoria de soluts es comporten com a substàncies osmòticament actives.
La concentració osmòtica d’una solució és el nombre de molècules osmòticament actives per unitat de volum (mosmols / litre) La concentració osmòtica del medi intern (tant medi intracel·lular com extracel·lular): Líquid intracel·lular = Líquid extracel·lular = 300 miliosmols/L (mesura universal) Definim les solucions en funció d’aquest concepte: - Solucions isotònica/isosmòtiques: 300 miliosmols/L Solucions hipotònica/hiposmòtiques: < 300 milisomols/L Solucions hipertònica/hiperosmòtiques: > 300 miliosmols/L Els soluts osmòticament actius generen pressió osmòtica, una pressió necessària per detenir el flux d'aigua generat a través d'una membrana semipermeable.
A major osmolaritat, major pressió osmòtica.
Els medis intra i extracel·lular són solucions osmòticament actives ja que generen pressions osmòtiques.
Tonicitat: Efecte d'una solució sobre el volum cel·lular a causa del moviment d'H2O a través de la membrana. Ve determinada per la concentració de soluts que no travessen la membrana (generen pressió osmòtica).
Recordem que el líquid intracel·lular equival al líquid extracel·lular i al valor de 300 mosmols/L.
DIFUSIÓ SIMPLE Moviment continu de les molècules i ions que porta a l'homogeneïtzació de solucions.
Es produeix a favor de gradient de concentració (gradient de difusió).
Aconseguit l'equilibri de concentracions, la difusió es manté gràcies a l’equilibri dinàmic.
La intensitat i la rapidesa de la difusió depèn de: 1. Diferència de concentració (a major diferència, major difusió al costat menys concentrat) 2. Medi (gasós > líquid) 3. Pes molecular 4. Distància de difusió 5. Àrea de secció de difusió 6. Temperatura DIFUSIÓ SIMPLE A TRAVÉS DE MEMBRANES Hi ha dues formes de difusió a través d'una membrana biològica: 1. Dissolució en la bicapa lipídica de substàncies liposolubles - Com més alta és la liposolubilitat, més alta és la difusió.
- Ho fan gasos (O2, CO2) i també el colesterol 2. Pas a través de zones hidrofíliques de la membrana - Espais entre proteïnes de membrana, porus formats per proteïnes (per exemple, aquaporines).
- Via de difusió d’aigua, ions i molècules hidrosolubles petites (urea).
- Determina les propietats de permeabilitat de la membrana DIFUSIÓ D'IONS - - A través de canals proteics Amb mecanismes depenent de gradients electroquímics - Gradient de concentració - Gradient elèctric Difusió modificada per: - Tipus de porus (nombre, estat [obert o tancat]), càrrega).
- Energia d'hidratació dels ions - Gradient elèctric a través de la membrana (pot haver-hi difusió sense gradients de concentració).
DIFUSIÓ FACILITADA Està associada a la presència de proteïnes transportadores (carrier, shuttle).
Qui determina la intensitat d’una difusió facilitada? La diferència de concentració del substrat i la quantitat de transportadors presents, altrament dits fenòmens de saturació.
Aquesta difusió no implica despesa energètica, i a baixes concentracions de substrat és equiparable a la difusió simple.
TRANSPORT ACTIU - Utilitza proteïnes transportadores La seva cinètica és saturable degut al número de transportadors i a la concentració de substrats Requereix energia És un mecanisme de transport que funciona a contracorrent, ja que va en contra de gradient de concentració i en contra de gradient elèctric.
N’hi ha dos tipus, segons la base de l’aportament energètic - Transport actiu primari - Transport actiu secundari (cotransport i contratransport /simport i antiport).
TRANSPORT ACTIU PRIMARI - Es basa en energia obtinguda a partir de l’aportament d’ATP - La proteïna transportadora actua como una ATPasa - La unió al substrat depèn de l’afinitat modulable per cofactors - Hi ha un canvi de conformació seguit d’una alliberació del substrat i d’un retorn del transportador a l’estat inicial BOMBA NA+/K+ - - Na+-K+-ATPasa Mg2+- dependent Treu 3 Na+ de la cèl·lula i entra 2 K+ Importància funcional: - Manté la diferència de concentració iònica entre LIC i LEC.
- Manté el potencial de membrana de les cèl·lules: manté sempre negatiu l’interior de la cèl·lula La trobem en totes les cèl·lules - És imprescindible perquè una cèl·lula es mantingui viva TRANSPORT ACTIU SECUNDARI - Utilitza gradients iònics per iniciar el transport Freqüentment transporta Na+ - Hi ha més unions extracel·lulars que intracel·lulars ja que la concentració de [Na+] és diferent fora i dins la cèl·lula - L’aportament d’energia és indirecte (manteniment de la [ ] intracel·lular de ions).
- Hi ha dos tipus: - Simport / Cotransport: el solut es mou en la mateixa direcció que el ió. Hi ha 2 llocs d’unió en el mateix costat del transportador.
- Antiport/ Contratransport: el solut es mou en la direcció oposada al ió. Els llocs d’unió es troben en els costats oposats del transportador.
ALTRES SISTEMES DE TRANSPORT ENDOCITOSIS / EXOCITOSIS - Transport a través de la membrana cel·lular amb participació activa de components associats (citoesquelet).
- Suposa alteracions estructurals de la membrana de dos tipus: - Fagocitosi: transport d’elements de gran mida - Pinocitosi: transport de líquid i macromolècules en solució FILTRACIÓN Pas net d’aigua i certs components en solució des dels vasos sanguinis als espais extracel·lulars.
...