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Fisiología y Biofísica – Carril C
Introducción 2006
FISIOLOGÍA Y BIOFÍSICA - CARRIL C
CLASES DE INTRODUCCIÓN 2006
 El desarrollo de los temas se hará en forma de Seminarios y Trabajos Prácticos.
 Los Seminarios son clases participativas donde se cumplimentarán los objetivos docentes más complejos.
 El alumno deberá traer calculadora científica y conocer su funcionamiento.
PROGRAMA DE SEMINARIOS
SEMINARIO 1: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS
CONTENIDOS: Introducción al análisis de las variables fisiológicas. Conceptos de variabilidad biológica.
Parámetros de importancia médica y biológica. Distribución de frecuencias: Formas de distribución.
Distribución normal o Gaussiana. Parámetros que la caracterizan. Clasificación de las variables: no
numéricas, numéricas discretas y continuas. Probabilidad teórica y experimental. Población y muestra. La
media y la desviación estándar y su significación. El parámetro Z. Concepto de normalidad.
OBJETIVOS: Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de:
1. Comprender al hombre como un sistema de variables fisiológicas
2. Entender el concepto de variabilidad biológica
3. Conocer la diferencia entre probabilidad teórica y experimental
4. Comprender el concepto de normalidad
SEMINARIO 2: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS
CONTENIDOS: Importancia de los valores medios. El error estándar de la media (SEM). Media de la
muestra y media de la población. Estudios con muestras pequeñas. El parámetro t. Las pruebas "antesdespués". Experiencias con datos pareados. Intervalo de confianza. Pruebas de significación.
OBJETIVOS : Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de:
1. Entender las diferencias entre desviación estándar y error estándar
2. Entender las pruebas de significación
SEMINARIO 3: COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS DEL ORGANISMO.
MEDIO INTERNO.
CONTENIDOS: El hombre como sistema termodinámico: diferencias entre estado estacionario y
estado de equilibrio. Homeostasis. Los grandes compartimentos del organismo (Intra- y extracelular.
Intravascular e intersticial): definición, composición y marcadores. Formas de expresar la
concentración de una solución: % masa/volumen, Molaridad, Normalidad y Osmolaridad. Los
grandes Mecanismos disipativos y sus fuerzas impulsoras: Gradientes químicos, eléctricos,
osmóticos y de presión hidrostática.
OBJETIVOS: Al finalizar este Seminario el alumno debe ser capaz de:
1. Comprender al hombre como un sistema termodinámicamente abierto y en estado estacionario.
2. Describir al hombre como un sistema de compartimentos integrados.
3. Conocer la composición y alteraciones de los diferentes compartimentos.
5. Entender los procesos de difusión, ósmosis y filtración.
SEMINARIO 4: BIOELECTRICIDAD
CONTENIDOS: Potencial electroquímico. El potencial de difusión. Concepto de permeabilidad
iónica. Equilibrio Donnan. Ecuación de Nernst. Ecuación de Goldman- Hodgkin y Katz. Potencial
de membrana. Bases iónicas del potencial de reposo. Diferencia entre potencial de membrana
generado por una única especie iónica permeable de aquel en el que hay más de una especie
permeable. El papel de la bomba Na+/K+ ATPasa.
OBJETIVOS
1. Entender la importancia de los fenómenos bioeléctricos en la fisiología.
2. Comprender las propiedades pasivas de las membranas
3. Conocer las bases iónicas del potencial de reposo
4. Entender la actividad eléctrica de las células excitables
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TRABAJOS PRACTICOS - INTRODUCCIÓN 2006
SEMINARIO 1: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS
1.
¿Qué entiende por valor "normal" de una medición biomédica?
2.
Mencione ejemplos de variables continuas y discretas.
3.
En 1000 partos en la maternidad del Hospital Sardá se observó el nacimiento de 504 varones.
Calcule la probabilidad experimental y teórica del nacimiento de un varón. Haga el mismo
análisis sabiendo que en 400 operaciones con circulación extracorpórea se produjeron 10
fallecimientos intraoperatorios. ¿Qué conclusiones puede sacar?
4.
La siguiente lista muestra los pesos en kilogramos de 40 pacientes sometidos a un programa de
control de peso:
62
71
72
80
73
73
73
54
68
71
78
78
76
81
82
65
66
72
65
85
82
89
72
64
60
71
73
76
77
79
71
84
75
76
71
57
68
73
71
72
a) Utilizando los cinco intervalos mencionados en la tabla siguiente calcule las frecuencias
absolutas, relativas y relativas porcentuales para cada uno de ellos.
b) Grafique el histograma de frecuencias relativas porcentuales.
Intervalos
Frecuencia absoluta
Frecuencia relativa
Frecuencia relativa
porcentual
Entre 54 - 61
Entre 62 - 68
Entre 69 - 76
Entre 77 - 84
Entre 85 - 92
c) ¿Los resultados del histograma representan una distribución normal?
d) Calcule el promedio y la desviación estándar
5.
Se tomó la presión arterial (sistólica) a 100 personas que pasaron por la estación de
subterráneos “Tribunales”.
a) ¿Es esta una muestra representativa de la ciudad de Buenos Aires?.
b) El resultado de la medición mencionada fue 135  15 mm Hg ( X  SD; n = 100). ¿Qué
significa esta expresión?
6.
Se realizaron las mediciones de la presión arterial en 200 personas mayores de 20 años
sorteadas entre todos los habitantes de Buenos Aires y en condiciones basales (posición
horizontal tras 5 minutos de reposo). El resultado fue:
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130  10 mm Hg ( X SD; n = 200)
a) ¿Es esta una muestra representativa?
b) ¿Cuáles son las probabilidades de haber encontrado valores por encima de 150 mm Hg?
¿Y por debajo de 120 mm Hg? ¿Y entre 120 y 150 mm Hg? ¿Y por encima de 160 mm
Hg?
c) A una de las personas de la muestra se le midió una presión arterial sistólica de 170 mm
Hg. ¿Podemos concluir que es hipertensa?
SEMINARIO 2: INTRODUCCIÓN AL ESTUDIO DE LAS VARIABLES FISIOLÓGICAS
1.
¿Es posible estimar la media de la población a partir de la media de una muestra?
2.
¿Cómo explicaría el concepto de error standard de la media (SEM)? ¿Qué define el intervalo
X SEM? ¿y X 2SEM? ¿y X 3SEM? Explique la diferencia entre SD y SEM. Calcule
estos intervalos para los datos del ejercicio 4 del Seminario anterior.
3.
Cuando nos hallamos frente a una diferencia entre dos valores medios podemos plantearnos
dos hipótesis. ¿Cuáles son?
Se midió la concentración de hemoglobina en un grupo de mujeres de 20 a 40 años (n =10)
dando un valor de X  SDn-1 de 12.13  1.56 (g/dl).
a) ¿Cuál sería el valor de t para la hemoglobina de 13.69 g/dl? ¿Para una de 9.01 g/dl? ¿Y
para una de 16.81 g/dl?
b) ¿Cuáles son las probabilidades de haber encontrado valores por encima de 16.81 g/dl?
¿Y por debajo de 9.01 g/dl?
c) Si la concentración de hemoglobina ( X  SD n-1) en un grupo de mujeres de 40 a 68 años
(n =10) es de 16.11  0.98 g/dl: ¿existen diferencias significativas entre los valores de
hemoglobina de ambos grupos? ¿Con qué valor de probabilidad y con cuántos grados de
libertad?
5. En un informe científico se lee: El valor medio hallado para la glucemia en pacientes
diabéticos no tratados fue de 160  8 mg/100 cm3 ( X  SEM, n = 30) y en pacientes
tratados de 130  10 mg/100 cm3, n = 28). Supongamos que el informe correspondiente al
estudio dice:
4.
- La diferencia entre las medias de las muestras fue de 30 mg/100 ml
- El SEM diff fue de 12,8 mg/100 ml
- En base a lo anterior se llega a la conclusión que la diferencia fue significativa a un nivel
de p < 0,01
¿En lo antes expuesto, existe algún error? Si es así, ¿Cuál es?
6. Explique qué entiende por prueba con datos pareados. De un ejemplo
7.
Se realizó un estudio con una droga hipoglucemiante en 14 pacientes por el método antesdespués con los siguientes resultados (valores de glucemia en ayunas en mg/100 ml):
Paciente
1
2
3
4
5
6
Antes
170
200
180
164
178
165
Después
140
120
180
124
168
170
3
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7
8
9
10
11
12
13
190
159
183
174
205
167
194
130
155
127
142
175
114
118
a) Calcule el t para una prueba antes-después.
b) Calcule con que probabilidad la droga sería efectiva como hipoglucemiante.
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SEMINARIO 3: COMPOSICIÓN DE LOS COMPARTIMENTOS DEL ORGANISMO.
MEDIO INTERNO.
1) La Organización Mundial de la Salud (OMS) recomienda una solución electrolítica rica en
glucosa para el tratamiento de las diarreas infantiles. La misma tiene la siguiente
composición:
- NaCl 3,5 g/l
(PM: 58,5)
- KCl 1,5 g/l
(PM: 74,5)
- NaHCO3 2,5 g/l (PM: 84)
- Glucosa 20,0 g/l (PM: 180)
A un niño con diarrea estival se le suministra un vaso de 200 ml de la solución luego de
cada deposición diarreica. El niño recibirá en cada dosis:
a. .......... mEq de Clb. .......... mEq de Na+
c. .......... mEq de K+
d. .......... mEq de HCO32) Un paciente de 30 años posee una talla de 1,70 m y pesa 60 kg. Calcule cuál será en este
individuo el valor aproximado de agua corporal total (ACT) en litros y cuál será el valor de
la masa de Na+ extracelular (mEq). Considere la concentración normal de Na+ EC: 142
mEq/l.
3) A un paciente inconsciente se le quiere administrar por goteo endovenoso 150 mEq de
sodio en 24 h. a) ¿Qué volumen por minuto debemos administrarle si la solución es de NaCl
0,9% P/V (solución fisiológica)? PM NaCl: 58,5. b) Si el volumen de cada gota es
aproximadamente 50 µl, ¿Cuál deberá ser el ritmo de goteo?
4) Para determinar el volumen total de sangre (volemia) de un paciente, se le inyectaron 2,45 g
de Azul de Evans. Luego de 15 min se le tomó una muestra de sangre y se encontró que la
concentración del marcador es 0,875 mg/ml y el valor del hematocrito del 47%. Calcule el
valor de la volemia (en ml) del paciente.
5) A la guardia de un hospital llega un paciente con signos de deshidratación (vómitos y
diarrea durante los últimos 3 días). El médico ordena un análisis de glucosa, urea y
electrolitos, dando el siguiente resultado:
Na+...................158 mEq/l
K+.........................3 mEq/l
Glucosa.............100 mg/100 ml (PM 180)
Urea...................30 mg/100 ml (PM 60)
a) Calcule la osmolaridad del plasma del paciente.
b) El médico sospecha que el análisis de los electrolitos no es correcto ya que la osmolaridad
informada por el laboratorio es de 247 mOsm/l. El bioquímico opina que el error puede
estar en la medición del Na+. ¿Por qué?
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c) Si el valor de K+ es correcto, el médico debe aumentar la concentración de K+ hasta los
valores normales (5 mEq/l). ¿Cuántos mEq de K+ es necesario inyectar al paciente con un
peso corporal de 65 kg teniendo en cuenta que el déficit de K+ es sólo extracelular?
6) ¿Cuantos mEq de Cl- y cuantos de Ca2+ hay en 20 ml de una solución 6 mM de CaCl2? (PM
CaCl2: 111)
7) Con el fin de rehidratar, por vía endovenosa, a un paciente deshidratado se utilizó una
solución " Ringer Lactato“ cuya composición figura a continuación:
PM
NaCl............... 0,60 g
58,5
KCl................. 0,03 g
74,5
CaCl2.............. 0,02 g
111
Na(C3H5O3)..... 0,31 g
112
H2O c.s.p....... 100 ml
(c.s.p.: cantidad suficiente para)
a) Calcule la osmolaridad de la solución “Ringer Lactato“.
b) ¿Es ésta una solución iso-osmótica con el plasma?
8) Los siguientes indicadores se utilizan para medir el volumen de los compartimientos
corporales. Señale cual es la opción correcta.
a
PLASMATICO
EXTRACELULAR
INTRACELULAR
AGUA TOTAL
azul de Evans
agua tritiada
inulina
agua tritiada
ninguno
inulina
agua tritiada
inulina
ninguno
azul de Evans
ninguno
agua tritiada
inulina
inulina
ninguno
agua tritiada
b azul de Evans
c
agua tritiada
d azul de Evans
e
azul de Evans
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SEMINARIO 4: BIOELECTRICIDAD
1.
Responda las siguientes preguntas:
a) ¿4.5 mEq de Ca2+ tienen la misma carga que 4.5 mEq de K+?
b) ¿El valor de potencial Nernst de un ion puede ser afectado con la temperatura?
2.
En la tabla se indican las concentraciones iónicas de dos tipos de células de mamífero y del
medio que las rodea (extracelular). Calcule la relación iónica entre el exterior y el interior
celular. ¿Qué significado tiene?. Calcule el potencial de equilibrio para cada ion. Analice los
resultados. Considere la temperatura igual a 37ºC.
Fibra muscular
Ion
[Ion]ext
(mEq/l)
[Ion]int (mEq/l)
Na+
145
12
K+
4.5
155
Ca2+
1
10-4
Cl-
116
4.2
EXT/INT
Eion (mV)
EXT/INT
Eion (mV)
Células somáticas
3.
Ion
[Ion]ext
(mEq/l)
[Ion]int (mEq/l)
Na+
145
15
K+
4
120
Ca2+
1
10-4
Cl-
123
20
Teniendo en cuenta los datos de concentración iónica de Na+, K+ y Cl- de las dos células del
ejercicio 2:
a) calcule el Vm resultante de acuerdo a la ecuación de Goldman Hodgkin y Katz
considerando que la relación entre las permeabilidades son: para Na+ 0,03 (siendo 1 para
el K+ y el Cl-). Indique con flechas en los siguientes esquemas hacia donde espera que
haya flujo neto para ión si considera los potenciales de membrana calculados.
Célula somática
Vm=
Vm=
Fibra muscular
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Fisiología y Biofísica – Carril C
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b) calcule nuevamente el Vm de acuerdo a la ecuación de Goldman Hodgkin y Katz
considerando ahora que la relación entre las permeabilidades son: para Na + 10 (siendo 1
para el K+ y el Cl-). ¿Qué significado tiene el resultado obtenido?
4.
En el siguiente gráfico se comparan los potenciales Nernst de cada ión con respecto al
potencial de membrana de reposo. Complete los recuadros con el cálculo de las fuerzas
impulsoras que operan para cada ion indicado en particular y analice los resultados.
¿Qué
conclusiones
puede sacar? ¿Cuál es
el ion con mayor
fuerza
impulsora?
¿Qué se observa para
el caso del Cl-?
Si el potencial de
membrana
se
depolarizara a +40
mV, se modificarían
las fuerzas impulsoras?
5.
La siguiente figura muestra la relación entre la [K+] externa (expresada en mM, en escala
logarítimica) y el potencial de membrana (mV) de una fibra muscular. Los círculos indican
los valores experimentales y las
líneas continuas la relación teórica
para las ecuaciones indicadas en el
interior de la figura.
Responda:
a) ¿Qué sucede a altas concentraciones de K+? ¿Cómo lo
explica?
b) ¿Qué sucede a concentraciones fisiológicas de K+?
c) ¿Encuentra diferencias a lo
observado a bajas concentraciones de K+? ¿Por qué?
d) ¿Qué representan las dos
ecuaciones indicadas?
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6.
En los dos siguientes esquemas se representan un capilar sistémico y una neurona.
a) Analice para cada caso la relación entre especies químicas permeables (Na+, K+, Cl-) y
no permeables (proteínas). ¿Qué sucede con la distribución de las especies permeables?
Describa la relación para ambos casos.
b) En el caso del capilar sistémico, ¿donde espera encontrar la concentración de Na+ más
elevada?
c) Si en el caso de la neurona se inhibe la síntesis de ATP, al cabo de cierto tiempo se
observa que la diferencia de potencial llega a un valor fijo distinto de cero. ¿Por qué el
Vm no llega a 0 mV? ¿Qué componentes celulares son responsables de generar esta
diferencia? ¿Qué pasa con las concentraciones de las especies iónicas permeables a
ambos lados de la membrana?
7. Los siguientes gráficos muestran experimentos en donde se midió el potencial de membrana
de una célula excitable a diferentes concentraciones de potasio extracelular, realizando dos
tratamientos: incubando las células con ouabaína y bajando la temperatura de la cámara de
incubación a 4°C. ¿Qué sucede en ambos casos? ¿Cuál sería la explicación?
efecto de la ouabaína
efecto de la temperatura
sin
con
-80
-60
Vm (mV)
-60
Vm (mV)
17C
4C
-80
-40
-40
-20
-20
0
0
1
10
+
100
log [K ] extracelular (mM)
1
10
100
+
log [K ] extracelular (mM)
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