2016-1 PRÁCTICA 1 Manual Fisiología

 

 

PRÁCTICA 1 LÍQUIDOS CORPORALES Y OSMOLARIDAD Objetivos:  Calcular el volumen de los líquidos corporales de un animal. to nicidad.  Calcular la osmolaridad de diversas soluciones y determinar su tonicidad.  Identificar los efectos de la alteración de la osmolaridad del líquido extracelular sobre el volumen y la integridad celular.

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Temas de estudio: líquidos  Distribución y composición de los líquidos corporales  Molaridad y osmolaridad

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Ósmosis  Ósmosis Características de las soluciones  Características hipotónicas e hipertónica  hipertónica 

isotónicas,

Cuestionario: 1.  ¿Cómo se distribuye el agua en el organismo animal? 2.  2.  Mencione el porcentaje del peso corporal al que corresponden el agua corporal total (ACT), el líquido intracelular (LIC) y el líquido extracelular (LEC). 3.  3.  Calcule los valores de ACT, LIC y LEC en un perro adulto que pesa 22 kg. 4.  4.  ¿Qué es el mol? 5.  5.  ¿Qué es una solución 1 molar? 6.  6.  ¿Qué es un osmol? 7.  7.  ¿Qué indica la osmolaridad de una solución?

8.  ¿Cuál es la relación entre la molaridad y la osmolaridad de una solución cuyas moléculas de soluto NO se disocian? 9. 9.   ¿Cuál es la relación entre la molaridad y la osmolaridad de una solución cuyas moléculas de soluto se disocian? 10.  ¿Cuál 10. ¿Cuál es el valor normal de osmolaridad de los líquidos corporales en los animales domésticos? 11.  ¿Qué 11. ¿Qué es la ósmosis? 12.  Mencione 12. Mencione qué caracteriza a una solución isotónica, una hipotónica y una hipertónica.

INTRODUCCIÓN Los líquidos corporales comprenden el líquido intracelular (LIC) y el extracelular (LEC), que incluye el plasma, el líquido intersticial y los líquidos transcelulares. El agua es el elemento más abundante de los líquidos corporales y del organismo, ya que constituye aproximadamente el 60% del peso corporal del animal; de este porcentaje, aproximadamente el 40% forma parte del LIC y el otro 20% del LEC. Sin embargo, el porcentaje del peso corporal que corresponde al agua corporal total (ACT) y por lo tanto, al LIC y al LEC, depende de diversos factores como la edad, el sexo, el contenido de grasa, el estado fisiológico. Así, el porcentaje del peso corporal que corresponde al ACT puede encontrarse entre el 60-80% 60 -80% o inclusive, ligeramente por fuera de estos límites. El LIC y el LEC están constituidos por agua, iones (Na +, K+, Cl-, Ca++, Mg++, H+), bicarbonato, fosfatos, glucosa, aminoácidos, proteínas, lípidos, entre otras sustancias, las cuales se encuentran en una concentración particular en cada uno de estos líquidos. El volumen y concentración de sus componentes confieren a los Manual de Prácticas de Laboratorio de Fisiología Fisiolo gía Veterinaria. Frías DMC, Ortega VM  

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  líquidos corporales características como el pH, la presión y la osmolaridad, que es una medida de la concentración de solutos osmóticamente activos. En esta práctica abordaremos el estudio de aspectos relacionados con la osmolaridad de algunas soluciones, como los líquidos corporales y para ello, a continuación, revisaremos brevemente algunos conceptos. El mol , que es la unidad de medida de la cantidad de sustancia del Sistema Internacional de Unidades, corresponde a la cantidad de sustancia que sustancia que contiene 6.022 X 1023 (número de Avogadro) unidades elementales (átomos en el caso de los elementos químicos, moléculas cuando se trata de compuestos químicos, etc.). La cantidad de un elemento químico equivalente a su peso atómico expresado en gramos contiene 6.022 X 10 23  átomos y por lo tanto, dicha cantidad corresponde a un mol de ese elemento; mientras que, la cantidad de un compuesto químico equivalente a su peso molecular expresado en gramos contiene 6.022 X 10 23 moléculas, por lo tanto, dicha cantidad corresponde a un mol de ese compuesto; por ejemplo: Elemento: Sodio (Na) Elemento: Sodio Peso atómico del sodio: 23 sodio:  23 1 mol de Na = 23 =  23 gramos 23 23 gramos de Na contienen 6.022x10  átomos de Na

Compuesto: Cloruro de sodio (NaCl) Compuesto: Cloruro Peso molecular del NaCl: 58.5 NaCl: 58.5 1 mol de NaCl == 58.5  58.5 gramos 23 58.5 gramos de NaCl contienen 6.022x10  moléculas de NaCl

Una solución solución   está formada por uno o varios solutos y un solvente o disolvente, los cuales pueden encontrarse en diferentes concentraciones que confieren a las soluciones su molaridad y osmolaridad. La molaridad   es es una forma de expresar la concentración de las soluciones que está determinada por la cantidad de moles de soluto presentes en cada litro de solución; por ejemplo, si una solución contiene un mol de soluto por litro de solución, su molaridad es de 1. La molaridad se representa con la letra M (molar) y generalmente se expresa en moles por litro (mol/l). Al indicar la molaridad debe especificarse el soluto implicado; por ejemplo, la molaridad de una solución que contiene un mol de glucosa por litro de solución puede expresarse como: solución 1 M de glucosa, solución 1 molar de glucosa o solución de glucosa con molaridad de 1 m mol/l. ol/l. Los conceptos de mol y molaridad permiten, por ejemplo, disponer de soluciones, de compuestos distintos, con igual concentración de moléculas y, reconocer que la concentración de moléculas puede ser diferente, entre soluciones que contienen igual cantidad de masa de compuestos distintos. Estos aspectos son de gran importancia en fisiología ya que muchos fenómenos biológicos dependen de la concentración de los átomos o moléculas involucradas en ellos. La osmolaridad  de  de una solución indica la cantidad de osmoles de soluto por litro de solución. Un osmol   (osm) corresponde a un mol de partículas discretas o separadas (que pueden ser átomos o moléculas) presentes en una solución. En soluciones cuyo disolvente es el agua, las moléculas de algunos compuestos pueden disociarse, mientras que las de otros no. Así, por ejemplo, cada molécula de cloruro de sodio (NaCl) puede disociarse en un ion sodio (Na +) y un cloruro (Cl-), en tanto que, cada molécula de cloruro de potasio (KCl) puede disociarse en un ion potasio (K +) y un cloruro (Cl-); sin embargo, al disolver en agua cristales de glucosa (C6H12O6) o de urea (CON2H4), las moléculas de estos compuestos no se disocian en los átomos que las constituyen. Debido a esto, la cantidad de partículas discretas que aporta una determinada cantidad de moles de un compuesto, depende del grado de disociación de las moléculas que lo conforman. Así, un litro de solución que contiene un mol de urea, contiene un mol de partículas discretas (en este caso moléculas), esto es, contiene un osmol y su osmolaridad es de 1 osm/l. Mientras que, en un litro de solución que contiene un mol de NaCl (considerando que todas las moléculas se disociaran)  habría un mol de Na+ y un mol de Cl - y, toda vez que cada uno de estos moles correspondería a un osmol, la solución contendría dos osmoles y su osmolaridad sería de 2 osm/l.

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  Por lo tanto, la osmolaridad de una solución es solución  es igual a su molaridad multiplicada por el número de partículas en las que se disocia la molécula del soluto. Si las moléculas del soluto no se disocian al dispersarse en el solvente, la osmolaridad de la solución tendrá el mismo valor numérico que su molaridad.

1 mol de urea

1 osmol

Soluto cuya molécula no se disocia  disocia  

1 mol de Na+

1 osmol

1 mol de Cl-

1 osmol

1 mol de NaCl

Soluto cuya molécula se disocia en disocia en dos partículas  

Los líquidos corporales tienen un valor de osmolaridad de aproximadamente 280-300 miliosmoles/litro (mOsm/l), la cual, como se mencionó antes, está dada por la presencia en el medio acuoso de concentraciones específicas de diversas sustancias. La osmolaridad de los líquidos corporales es un elemento determinante del movimiento de agua a través t ravés de la membrana plasmática mediante el proceso de ósmosis. La ósmosis ósmosis   se define como la difusión neta o flujo neto, de agua a través de una membrana semipermeable (membrana permeable al agua, pero impermeable o parcialmente permeable a los solutos), del compartimiento de mayor concentración de agua (menor concentración de solutos o menor osmolaridad)   al compartimiento de menor concentración de agua (mayor concentración de solutos o mayor osmolaridad). Muchos procesos fisiológicos, como la absorción y secreción de agua en el tracto gastrointestinal, así como la reabsorción tubular de agua en los riñones, dependen de la ósmosis, en tales tejidos se establecen gradientes de osmolaridad entre los compartimientos, que generan un flujo neto de agua; por ejemplo, de la luz del intestino al interior los enterocitos y de ellos al espacio intersticial, de donde puede ingresar a los vasos sanguíneos (absorción intestinal de agua) . Sin embargo, en muchos tejidos, el LEC y el LIC L IC tienen el mismo valor de osmolaridad, por lo que no hay flujo neto de agua a través de la membrana plasmática y esta condición es esencial para que el volumen intracelular se conserve; por lo que, si por alguna causa la osmolaridad de los líquidos se altera, puede presentarse un desplazamiento neto de agua que cambie el volumen y la concentración del líquido en el interior de las células, con consecuencias de diversa gravedad, que pueden incluso causar la muerte del adecuados, animal. Porestalfundamental razón, el mantenimiento la osmolaridaddeldeorganismo; los líquidos corporales, dentro de límites para el óptimode funcionamiento el cual, cuenta con mecanismos que permiten lograr dicho mantenimiento y, en medida de lo posible, corregir o minimizar las alteraciones que sufra la osmolaridad. Así, por ejemplo, la pérdida de agua del LEC incrementa su osmolaridad, lo que estimula la secreción de hormona antidiurética (ADH) y la sed, debido a lo cual, puede incrementarse el volumen de agua del LEC y restablecerse el valor adecuado de osmolaridad. En medicina, reviste gran importancia el conocimiento de la osmolaridad de las soluciones por el impacto que su uso puede tener sobre el flujo transmembranal de agua y por consiguiente, sobre el volumen celular; con base en ello, las soluciones pueden ser isotónicas, hipotónicas e hipertónicas. Una solución es isotónica   si al estar en contacto con las células del organismo no genera flujo neto de agua a través de la isotónica membrana plasmática; una solución es hipotónica hipotónica si  si provoca flujo neto de agua del exterior al interior de la célula y es hipertónica hipertónica si  si produce flujo neto de agua del interior al exterior de la célula.

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  MATERIAL Y EQUIPO REQUERIDO Por estudiante:   Bata   Manual de prácticas Calculadora     Calculadora

  Cinta adhesiva (masking tape)   Tabla periódica de los elementos   Un par de guantes de látex

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Equipo, material y sustancias proporcionadas por el laboratorio:  laboratorio:  Para uso general:   Un tubo con una muestra de sangre   Una charola de metal   Una gradilla de metal 

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Por equipo:  equipo:    Una charola de metal   Una gradilla de metal   Una piseta    4 vasos de precipitados precipitados de 100 ml   3 matraces volumétricos de 100 ml   4 tubos de ensaye ml   4 pipetas de vidrio de 1 o 2 ml   Una propipeta

  2 pipetas Pasteur de plástico   2 microscopios ópticos   5 portaobjetos   5 cubreobjetos   350 ml de agua destilada   Un sobre con 0.6 gramos de NaCl   Un sobre con 0.9 gramos de NaCl   Un sobre con 1.4 gramos de NaCl

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ACTIVIDADES   Presentación Presentación del video “D “ Difusión y ósmosis”.   Demostración de los fenómenos de difusión simple y ósmosis con el programa PhysioEx 8.0®, que puede ser consultado en la dirección: http://www.morgancc.edu/faculty/smith,l/Physio/PysioEx http://www.morgancc.edu/faculty/smith ,l/Physio/PysioEx8.0/bc_physioex_ 8.0/bc_physioex_8/627400.cw/-/t/index.html 8/627400.cw/-/t/index.html  

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PROCEDIMIENTO A .  Cálculo y comparación de los valores de osmolaridad 1.  1. Calcule los valores requeridos en la tabla para cada solución de cloruro de sodio. Con base en el valor de osmolaridad real aproximada, indique la tonicidad de las soluciones. Solución

Gramos de NaCl

Gramos de NaCl

por litro de

por 100 ml de

solución

solución

Molaridad (moles/litro)   (moles/litro)

Osmolaridad

Osmolaridad real

calculada

aproximada * 

(mOsm/litro)   (mOsm/litro)

(mOsm/litro)   (mOsm/litro)

Tonicidad

NaCl al 0.9 % NaCl al 0.6 % NaCl al 1.4 % NaCl al 5.85 % Agua destilada **  ** 

* Calcule este valor considerando un coeficiente osmótico de 0.93 ó 93%.

** **  No es una solución propiamente dicha, ya que no contiene solutos, pero se incluye para comparación.

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  B .  Preparación de soluciones de cloruro de sodio con diferente concentración 1.  1. Usando cinta adhesiva, identifique los cuatro vasos de precipitados de la siguiente manera:   Agua destilada   Solución de NaCl al 0.9 % (isotónica)   Solución de NaCl al 0.6 % (hipotónica)   Solución de NaCl al 1.4 % 1.4 % (hipertónica) (hipertónica) 2.  2. Rotule también los matraces volumétricos, con las tres soluciones a preparar. 3.  3. Coloque en el matraz volumétrico la cantidad de cloruro de sodio necesaria para preparar la solución en cuestión 4.  4. Con la piseta, vierta agua destilada en el matraz hasta aproximadamente la mitad de su capacidad. 5.  5. Coloque y sujete el tapón del matraz. m atraz. Agite vigorosamente para disolver el NaCl. 6.  6. Afore a 100 ml con agua destilada y vuelva a agitar. 7.  7. Vierta la solución en el vaso v aso de precipitados correspondiente. 8.  8. Repita el procedimiento desde el paso 3 para preparar las demás soluciones. 

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C .  Mezcla de la sangre con las soluciones de cloruro de sodio   1.  1. Identifique cuatro tubos de ensayo con cinta adhesiva como se indica a continuación y colóquelos en la gradilla.   Solución de NaCl al 0.9 % (isotónica) 

de NaCl al 0.6 % (hipotónica)    Solución Solución de NaCl al 1.4 % 1.4 % (hipertónica) (hipertónica)   Agua destilada 2.  2. Con una pipeta de vidrio coloque, en el fondo de cada uno de los tubos de ensayo, 0.1 ml de la sangre proporcionada por el laboratorio. 3.  3. Adicionalmente, con las pipetas de vidrio, coloque 0.4 ml de cada una de las soluciones preparadas y de agua destilada, en los tubos correspondientes. Con movimientos suaves y circulares del tubo de ensayo, mezcle hasta homogeneizar. 

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D .  Preparación de  f  frr o t i s  sanguíneos 1.  1. Identifique tres portaobjetos con el nombre y tonicidad de cada una de las soluciones de cloruro de sodio. 2. Etiquete un portaobjetos con la leyenda, “agua destilada” y otro con la leyenda, “sangre sola”. Nota:: Es recomendable preparar y observar Nota observar los frotis en el siguiente orden: 1) sangre sangre sola, 2) solución solución isotónica, 3) solución hipotónica, 4) agua destilada y 5) solución hipertónica. 3.  3.  Para preparar el  frotis o extendido de sangre sola, utilice la técnica de barrido descrita en la Figura 1 con la finalidad de evitar el amontonamiento de células y así facilitar su identificación al microscopio microscopio:: Paso 1. Coloque un portaobjetos en una superficie plana y firme. Con ayuda de una pipeta, deposite una pequeña gota de sangre a 1cm de uno de los extremos. Paso 2. Recargue el borde de un segundo portaobjetos sobre la superficie del primero. Acerque cuidadosamente el segundo portaobjetos en dirección a la gota. Cuando el segundo portaobjetos y la gota de sangre entren en contacto, espere tiempo suficiente para que la sangre se distribuya por capilaridad a todo lo largo del del borde del portaobjetos. portaobjetos.

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  Paso 3. Incline el segundo portaobjetos formando un ángulo de 45° aproximadamente respecto al primero. Con un movimiento rápido y uniforme deslice el segundo portaobjetos dejando una capa de sangre delgada en la superficie del primero. Deje secar completamente la muestra antes de observarla al microscopio.  microscopio. 

4.  4. Para preparar los frotis faltantes, utilice la técnica de preparación húmeda descrita en la Figura 2: 2: Paso 1.Coloque una pequeña gota de la mezcla de sangre con solución salina o agua destilada al centro del portaobjetos correspondiente. Paso 2. Coloque un portaobjetos sobre la gota y observe al microscopio.

5.  5. Proceda de manera similar con las tres muestras restantes. Nota:: Observe los frotis al microscopio conforme los vaya preparando ya que la evaporación del agua afecta Nota la osmolaridad de la solución, alterando los resultados. E .   Observación de frotis al microscopio 1.  1. Observe el frotis al microscopio, empezando por el objetivo de menor aumento. 2.  2. Una vez enfocado, cambie de objetivo. Repita este paso hasta llegar al objetivo de 40X. 40X . 3.  3. Observe cuidadosamente el primer frotis (sangre sola) y describa, junto con su equipo, las características generales de los glóbulos rojos haciendo haciendo énfasis en el tamaño y la forma individual de las cél células. ulas. Realice un dibujo de lo observado y haga sus anotaciones en la tabla de resultados. 4.  4. Observe cuidadosamente cada uno de los frotis restantes en el orden indicado y junto con su equipo, describa lasRealice alteraciones observadas en los eritrocitos resultado de la exposición a diferentes soluciones. las anotaciones pertinentes y dibuje lo como observado.

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  REPORTE DE LA PRÁCTICA Sobre la base de la revisión de los aspectos teóricos del tema t ema de esta práctica, discuta los resultados obtenidos. Proporcione la información que se le pide y utilícela para elaborar su reporte de la práctica. 1.  1. Complete la siguiente tabla : Frotis

Imagen observada al microscopio

Descripción de la morfología de los eritrocitos

¿A qué atribuye esta morfología?

Sangre sola

Eritrocitos expuestos a solución isotónica (NaCl al 0.9%)

Eritrocitos expuestos a solución hipotónica (NaCl al 0.6%)

Eritrocitos expuestos a solución hipertónica (NaCl al 1.4%)

Eritrocitos expuestos a agua destilada

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  2.  2. Complete los siguientes enunciados escribiendo la información faltante en los espacios: A) A)   Cuando las células se exponen a un medio hipotónico, como la solución de NaCl _____%, se presenta un flujo neto de agua del _______________________ al _______________________ de las células, lo que provoca que el volumen del líquido intracelular _______________________ y las células  _____________________  __________ _________________. ______. B) B)   Cuando las células se exponen a un medio hipertónico, como la solución de NaCl _____%, se presenta un flujo neto de agua del _______________________ al _______________________ de las células, lo que provoca que el volumen del líquido intracelular _______________________ y las células  _____________________  __________ _________________. ______. 3.  3. Discuta en media cuartilla la importancia que tiene para el organismo el mantenimiento de la osmolaridad dentro de límites adecuados.

LITERATURA RECOMENDADA Literatura básica  

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Barrett KE, Barman SM, Boitano S y Brooks HL: Ganong. Fisiología Médica. 24ª ed. McGraw-Hill Interamericana, (Clasificación n en Bibliotec Biblioteca: a: QP31G32182013) Texto completo en formato electrónico disponible en www. México, 2013. (Clasificació librunam.dgbiblio.unam.mx, librunam.dgbiblio .unam.mx, ISBN: 9781456212124).

  Hall JE y Guyton AC: Tratado de Fisiología Médica. 12ª ed. Elsevier , España, 2011 (Clasificación en Biblioteca: QP34.5 G818 2011).     Ruckebush Y, Phaneuf LP y Dunlop R: Fisiología de Pequeñas y Grandes Especies. Manual Moderno, México, 1994.

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(Clasificación en Biblioteca: SF768 R8318).   Smith EKM: Líquidos y electrolitos. Manual Moderno, 1994, México (Clasificación en Biblioteca: Biblioteca: QP90.5 S54 1994).

Literatura complementaria   Crockford HD y Knight SB: Fundamentos de Fisicoquímica. 4ªed. Compañía Continental, México, 1981. (Clasificació (Clasificación n en Biblioteca: QD453 C815195).    Jiménez Vargas J y Macarulla JM: Fisicoquímica Fisiológica. 6ªed. Interamericana, México, 1984. (Clasificación en Biblioteca: QD453 J522). 

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GLOSARIO Solución

Mezcla homogénea, de Mezcla homogénea,  de tipo molecular tipo molecular o iónico, de  iónico, de dos o más sustancias más sustancias que no reaccionan entre sí y cuyos componentes se encuentran en proporción variada.

Ósmosis

Flujo neto de moléculas agua del compartimiento de menor de soluto al al compartimiento de mayor de concentración de soluto, a través de una concentración membrana impermeable soluto pero permeable al agua.

Membrana semipermeable

Membrana permeable al agua pero impermeable a los solutos.

Mol Molaridad Osmol Osmolaridad Coeficiente osmótico Tonicidad

Corresponde a la cantidad de gramos de una sustancia igual a su peso atómico, en el caso de los elementos, o a su peso molecular, en el caso de los compuestos. Indica el número de moles de soluto contenidos en un litro de solución total. Es un mol de partículas discretas (individuales) presentes en una disolución. Equivale al peso molecular en gramos de una sustancia dividido por el número de partículas en movimiento libre que cada molécula libera en solución. Indica el número de osmoles de soluto contenidos en un litro de solución total. Expresa la desviación del comportamiento osmótico real sobre el coeficiente osmótico teórico. Indica la fracción de la osmolaridad calculada con un 100% de disociación, que corresponde a la osmolaridad real de una solución. Término usado para referirse a la relación entre la osmolaridad de una solución y la del plasma y sus efectos sobre la difusión neta de agua a través de la membrana plasmática.

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