UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TLAXCALAFACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

LICENCIATURA EN MÉDICO CIRUJANO

LABORATORIO DE FISIOLOGÍA

SOLUCIONES.

15 Agosto, 201215 Agosto, 2012

Dr. Agustín J. Galván RosasDr. Agustín J. Galván Rosas

Introducción

La composición de los líquidos corporales no es uniforme.

El LIC y LEC tienen concentraciones diferentes de varios solutos.

También hay ciertas diferencias predecibles en las concentraciones de solutos entre el plasma y el líquido intersticial que suceden como resultado de la exclusión de proteínas del líquido intersticial.

Medición de la concentración de solutos

Las cantidades de soluto se pueden expresar en Moles (M/L) como unidad básica, y como unidades derivadas los Equivalentes (eq/L), Osmoles (osm/L), la unidad enzimática, y para concentraciones del ión hidrógeno la escala de pH

Debido a que en soluciones biológicas, las concentraciones de solutos son muy bajas se expresan en:

Milimoles por litro (mM/L)Miliequivalentes por litro (meq/L)Miliosmoles por litro (mosm/L)

SOLUCIÓN

Es una mezcla homogénea constituida por dos fases: disolvente y soluto, en mayor y menor proporción respectivamente.

La mayoría de las soluciones se encuentra en fase líquida (cuando el agua se encuentra como solvente en la mayoría, se denominan soluciones acuosas, en tanto que aquellas que no se constituyen por el agua se les conoce como soluciones no acuosas).

Todos los líquidos corporales son soluciones acuosas, en consecuencia, el conocimiento de las características de las soluciones como base de los líquidos corporales permite hacer diagnósticos correctos.

Solvente: se encuentra en mayor proporción Soluto: se encuentra en menor proporción. Su cantidad

dependerá de la cantidad de solución considerada.

La mejor forma de describir una solución es estableciendo su concentración del soluto.

Concentración: es la proporción relativa de soluto y solvente (peso de una sustancia por unidad de volumen). Sin embargo, fisiológicamente tiene mayor importancia considerar el núm e ro d e m o lé c ula s , la s c a rg a s e lé c tric a s d e la s m is m a s o el núm e ro d e p a rtíc ula s d e una s us ta nc ia p o r unida d d e vo lum e n .

La concentración de una solución es independiente de la cantidad de la misma.

Mol : es el peso molecular de una sustancia expresado en gramos. Cada mol contiene 6 X 1023 moléculas de una sustancia.

1 mMol es 1/1000 o 10-3 moles.

Una concentración de glucosa de 1mmol/L tiene 1 X 10-3 de glucosa en un 1 litro de solución.

1 mol de NaCL contiene = 58.5 g(PM Na=23; Cl= 35.5 daltons)

Solución molar

Es aquella que contiene un mol de soluto disuelto en 1 litro (L).

Ej. Solución 1 molar de glucosa (PM: 180 daltones)= 180 g de glucosa en 1 litro de agua bidestilada.

Mol de una sustancia

Cantidad de cualquier sus tancia en s i s t emas biol g icos se re lac iona con la compos ic i n b s i ca ó ó áde la mater ia .

Cantidad de cualquier sus tancia que cont iene e l mismo n mero de part cula s como hay tomos en ú í á12 gramos de carbono (6.023x10 23 part culas , ín mero de Avogadro).ú

Las part cula s pueden ser tomos , mol cula s o í á éiones , los cual e s s e medir n en mole s .á

Ej. 61 g Bicarbonato=35 g Cl + 23 g Na

Puesto que un mol es el n mero de part culas y ú íno la masa de una sustancia, las soluciones de concentraci n molar igual no contienen ónecesariamente el mismo peso de soluto.

Soluciones equimolares ya que contienen el mismo n mero de part culas. La masa del ú ísoluto en la soluci n B es mayor que en A.ó

Ejemplo:Preparar 1 L de una solución 2M de NaOHPM= 40 (NaOH)

1 M------40 g2 M----------- ?

? (g)=2M X 40 g/1M= 80 gResultado: Se pesarán 80 g de NaOH y una vez disuelto este reactivo

en un poco de agua bidestilada, se aforará a 1000 ml.

Preparar las siguientes soluciones:3.5 L de una solución 0.4 M de NaCl ¿Cuánto NaCl se requerirá?2.8 L de una solución 2 M de glucosa ¿Cuánta glucosa se requerirá?150 ml de una solución 0.2 M de HCl ¿Cuánto HCl se requerirá?

Equivalentes

Denota la cantidad de carga eléctrica del soluto (ionizado), que se obtiene multiplicando el número de moles del soluto por su valencia.

Ejemplo:

1 Mol de NaCl en solución se disocia en 1 Eq K+ y 1 Eq Cl-

1 Mol CaCL2 en solución se disocia en 2 Eq Ca++ y 2 Eq Cl- , de acuerdo a lo anterior una concentración de Ca2+ de 1 mMol/L corresponde a 2 mEq/L.

Equivalente Para el an l i s i s de l equi l ibr io h drico y á í

e l ec trol t i co, se usa la connotaci n í ómil iequival en te s por l i t ro.

Denota la cant idad de soluto con carga

el c tr i ca (ionizado), as como la capacidad de é ícombinaci n de las di s t intas sus tancias en tre s .ó í

Se ut i l i za e s te t rmino debido a su valor para éunir masa y carga en reacc iones en tre iones .

Relaciona el peso at mico de un el ec t rol i to con óe l n mero de cargas que l l eva (val encia) . El úpeso at mico de un i n es la masa at mica ó ó ódiv idida por la val encia. Es dec ir, para un i n unival ente como el sodio, un mol cont iene óun equival en te . Por su parte , para un i n ódival en te como el ca l c io, un mol cont iene dos equival ente s .

Para los iones unival en te s e l t rmino émM=mEq. Esto no apl ica para los iones dival en te s .

El equivalente de los iones Na+, H+, Cl-, etc es su peso atómico en gramos. Mientras que el equivalente del ión complejo NH4

+, es la suma de los pesos atómicos, en gramos, de 1 N y 4 H; en el caso del Na2SO4, el peso molecular en gramos debe dividirse entre 2 para dar el equivalente y la misma división debe hacerse en el caso de los iones divalentes como SO4

2- y Ca2+. En el caso del ácido fosfórico H3PO4 debe dividirse su peso entre 3 para dar el equivalente.

Los electrolitos son medidos en mEq. Los fabricantes de fármacos indican las unidades que contiene la solución

(ej. 1 ml es igual a 4 mEq).

Los médico prescriben el electrolito de cloruro de potasio en mEq. Las preparaciones de potasio están disponibles para uso en fluidos IV, suspensiones orales u elíxires y en tabletas sólidas o en forma de polvo.

El potasio está disponible en combinación de fósforo de potasio (éste último medido usualmente en mM)

Cálculo de la dosis administrada cuando la medicación esta en mEq, usar la siguiente proporción:

Cantidad de droga en ml u otra medida/Dosis requerida en mEq = 1 ml u otra medida/droga disponible en mEq

Ejemplos:1. El médico ordena la infusión IV de 40 mEq de Cloruro de Potasio

(KCl) en 100 ml de solución salina normal para un paciente. El vial de potasio disponible contiene 10 mEq/ml. ¿Cuántos mililitros de Cloruro de potasio debe infundir?

2. Su paciente necesita 25 mEq de bicarbonato de sodio. El vial de la farmacia contiene 50 mEq en cada 50 ml. ¿Cuántos ml de la solución debe administrar?

3. El médico prescribe 30 mEq de una solución oral de Cloruro de Potasio para su paciente. La solución contiene 60 mEq en cada 15 ml. ¿Cuántos ml de solución debe dar al paciente?

NORMALIDAD

Es otra forma de expresar la cantidad de soluto en una unidad de volumen.

Se define como aquella que contiene

1 gr-equivalente peso de soluto disuelta en 1 L de solución

1 gr-equivalente peso = cantidad de sustancia que remplazará o reaccionará con 1.008 g de H+

Se expresa como:

N=# equivalentes gramo/volumen de solución

donde, No. Equivalentes=peso molecular/valencia

Soluciones porcentuales Por ciento se define como “partes por cien”.

Tipos:

Relación peso-volumen: esto es, gramos o miligramos de soluto disueltas en un solvente apropiado para un volumen de solución final de 100 ml (W/V).

Relación volumen-volumen: estos es, mililítros de líquido “soluto” son adicionados al sovente líquido y el volumen de solución final es 100 ml (V/V).

Ej. Preparar 100 ml de una solución acuosa de carbonato de litio.

Preparar 2 litros de una solución de cloruro de sodio al 15%.

Cuando se realiza una solución de este tipo no se requiere el peso molecular.

Denotac i n de algunas su s tanc ia só

La concentrac i n de su s tanc ia s óde compos ic i n exac ta se óexpre san en mole s .

Las su s tanc ia s de compos i c i n ómal de f in ida, como la s prote na s , a n se expre san por í úsu pe so (g/L o mg/L).

Ósmosis

Difusión de las moléculas de solvente hacia una región en la que hay una concentración más elevada que de un soluto al cual es impermeable la membrana.

La tendencia de las moléculas del solvente a desplazarse a las regiones de mayor concentración del soluto puede ser impedida al aplicar presión a la solución más concentrada.

El número de partículas en solución determina la actividad de éste, y se puede expresar en términos de osmoles o miliosmoles

La cant idad de o smole s depender de l t ipo de su s tanc ia: áionizante o no ionizante s .

Para un compues to que s e di soc ia , una mol cu la s e éromper en m s de una á ápart cu la . De modo que 1 ímmol en so luc i n produc i r ó ám s de un mi l io smol .á

Ej NaCL, s e rompe en un i n ósodio con carga po s i t iva y un i n c loro con carga nega t iva , un ómmol generar a do s mi l io smole s íen so luc i n.ó

En la pr c t i ca , e s de áimportanc ia e l coe f i c i ent e o sm t i co (de d i soc iac i n)ó ó

Osmol : Es el número de partículas en las que un soluto en solución se disocia.

Osmolaridad: Es la concentración de partículas en solución expresada como osmoles por litro.

Ej. Si un soluto no se disocia en solución, ( ej. Glucosa) entonces su osmolaridad es igual a su molaridad. Si un soluto se disocia en más de una partícula en solución (ej. NaCl), entonces su osmolaridad es igual a la molaridad multiplicada por el número de partículas en solución.

Ejemplo: Una solución que contenga 1 mM/L de NaCl es 2 mosm/L, puesto que el NaCl se disocia en dos partículas.

Osmolalidad: es el número de osmoles por kilogramo de solución

Capacidad de una partícula para causar un cambio de estado constante en el volumen celular.

Este término se utiliza para describir el efecto de una solución sobre el movimiento osmótico del agua.

Denota la osmolalidad efectiva de una solución (Efectos osmóticos de una solución).

Denota la osmolaridad de una solución en comparación con la del plasma, así como es un caso especial para las células.

Ya que la actividad osmótica depende de la concentración de moléculas activas por kg de agua, el término osmolalidad es el correcto.

La osmolalidad efectiva depende del tamaño de la partícula del soluto y la permeabilidad de la membrana.

Tonicidad

Nula osmolalidad efectiva.

Partículas solubles son muy pequeñas, atraviesan con rapidez

la membrana.

Alta osmolalidad efectiva.

Partículas solubles demasiado grandes, ejercen efecto osmótico

Tipo de soluc iones

Soluc iones i so t n ica só

tienen la misma osmolaridad que el plasma o los l quidos ícorporales (No provoca ni encogimiento ni expansi n ócelular). Est n cerca de os 285 mosmá

Ej. Una soluci n 150 mM de NaCl (9 g/L o 0.9%) es óisot nica para las c lulas de los mam feros e isosm tica ó é í ópara el contenido celular.

La actividad osm tica la proporcionar una sol. NaCL que ó áes 153 mM.

(154X2) 0.93, donde ste ltimo es el coef. Osm tico.é ú ó

Al cloruro de sodio isot nico se le conoce como soluci n ó ósalina normal y soluci n salina fisiol gicaó ó

Soluciones hipot nicasó

tienen menor osmolaridad que el plasma o los l quidos del cuerpo. í

Una soluci n de uso cl nico, contiene 77 mM de ó íNaCl/L, y tiene exactamente la mitad de la osmolalidad del Cloruro de sodio isot nico ó

(soluci n salina medio normal).ó

Ej. Urea: su tonicidad es insuficiente para evitar que la c lula se hinche. La adici n de un é ó

material permeable a una soluci n aumentar su ó áosmolaridad, pero no su tonicidad.

Soluciones hiper t nicasóhiper t nicasó

Tienen mayor osmolaridad que el plasma. Tienen una osmolalidad efectiva mayor que la de los l quidos corporales. í

Estas soluciones pueden contener o no electrolitos (por ej. Cloruro de sodio hipert nico), que ótienen efecto osm tico porque no se difunden a ótrav s de las membranas biol gicas. (por ej. é óManitol).

La adici n de solutos m s impermeables da lugar ó áa esta soluci n. Ej Soluci n de 300 mM ó óNaCl y conducir al encogimiento de las ác lulas.é

La o s m o la rid a d p la s m á tic a e n lo s s e re s hum a no s e s ta e ntre 2 6 0 a 3 1 0 m O s m /kg , e l c ua l re p re s e nta lo s e x tre m o s d e la s o bre hidra ta c ió n (2 6 0 m O s m /kg ) y la d e s hidra ta c ió n g ra ve (3 1 0 m O s m /kg ).

En e l e s ta d o d e hidra ta c ió n no rm a l la o s m o la rid a d d e l p la s m a e s d e 2 9 0 m O s m /kg .

Compos ic i n de e lec tro l i to s de lo s l quidos del organi smo (mEq/L de ó íagua en cada fa s e)

Compos i c i n de e l e c t ro l i to s de diver sa s s e crec ione s dige s t iva só( e l rayado ob l i cuo inf er ior s e de s cr iben lo s ca t ione s y aniones menore s)

Iones hidr geno y pHó Los iones H libres est n presentes en gran parte de los l quidos corporales en peque as concentraciones.á í ñ El plasma sangu neo contiene cerca de 40 nanomoles de i n H/L (es decir, 40x10í ó -9 mol/L). Que es

una millon sima de la concentraci n de iones tales como el sodio y cloro. é ó Est n unidos a reguladores, dentro de las c lulas y s lo pocos circulan libremente.á é ó

pH Expresa la concentraci n de iones Hó + libre de una manera compacta.

Su concentraci n puede variar desde uno molar hasta 10ó -14 molar.

Se define por la ecuaci n pH=log 1/(Hó +).

Es una medida de la actividad del i n Hó + en una soluci n, se mide a trav s de un electrodo sensible al i n ó é óH+ y un medidor de pH.

Un rango de concentraci n de iones hidr geno desde uno molar hasta 10ó ó -14, se describe de manera m s simple por un rango de pH de 1 a 14.á

pH Expresa e l rango de concentrac ione s de iones

H+ de manera m s conven iente , a s como á íl a ac t iv idad de los iones m s que s lo su á óconcentrac i n .ó

En s i tuaciones c l n ica s , la s concentrac iones íde i n H+ puede variar de 125 a 20 ónmol/L. Esto pre senta un rango de pH de 6.9 a 7.7, pero en cada extremo la vida es ta en pel igro. Este rango es mucho m s áampl io que la s variac iones f i s io l g ica s ónormalmente tol eradas .

El rango f i s io l g ico se ubica entre un pH óde 7.38 y 7.42 (concentrac i n de óhidrogeniones en tre 42 y 38 nmol/L). Dentro de s te rango, cada cambio de pH éde 0.01 es equival en te a un cambio en la concentrac i n de iones Hó + de un nmol/L.

Bibliograf a consultadaí1. Fern ndez NE.á Manual de Laboratorio de Fisiolog a. 5 Ed. McGraw-Hill, M xico, 2011. pp. 7-31.í ª é2. Fox SI. Fisiolog a Humana. 12 Ed. McGraw Hill, M xico D.F., 2011. pp. 128-159.í ª é3. Rhoade s RA and Bel l DR. Medical Physiology. Principles for Clinical Medicine. 3rd Ed., Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins.

4. Costanzo L. 3rd. Ed. Physiology. Saunders Elsevier, Philadelphia, 2006.

5. Michae l J and Sircar S. Fisiolog a Humana. Manual Moderno, M xico D.F., 2012.í é6. Landowne D. Fisiolog a Celular. Serie Lange de Fisiolog a. McGraw Hill, M xico, 2006. Cap. 2, pp. 9-39.í í é7. Smith EKM. L quidos y Electrolitos. Un enfoque accesible. El Manual Moderno, M xico, 1994. Cap. 1 y 2. pp. 1-25.í é8. Laguna J y Pi a Garza E.ñ Bioqu mica de Laguna. El Manual Moderno, M xico, 2002. Cap. 3, pp. 41-56.í é9. Dosage Calculat ions made Incredibly Easy. Springhouse Co., PA, 1998. pp. 94-204.

10. Ramette RW. Equilibrio y An lisis Qu mico. Fondo Educativo Interamericano, M xico, 1983. Cap. 2, pp. 18-29.á í é11. Bullock J, Boyle J and Wang MB. Physiology. Lippincott Williams & Wilkins, 4th ed., Baltimore MD, 2001. Chap. 1, pp. 1-9;

Chap 22, pp. 297-309.

12. Ganong WF. Review of Medical Physiology. Lange Series. McGraw-Hill, USA, 2003. Section 1 Chap. 1. pp. 1-50.

13. Drucker-Col n R.í Fisiolog a M dica. El Manual Moderno, M xico, 2005. Cap. 1 y 2. pp. 3-41.í é é14. Levy MN, Koeppen BM y Stanton BA. Fisiolog a Berne y Levy. Elsevier Mosby, Madrid, Espa a, 2006. Cap. 1 y 2. pp. 3-30.í ñ15. Silbernagl S y Despopoulo s A. Atlas de Bolsillo de Fisiolog a. Harcourt, Madrid, 2001. Cap. 1. pp. 2-41.í16. Pasley JN. Fisiolog a USMLE Road Map. 2 Ed. McGraw Hill Interamericana, M xico, 2007. pp. 1-11.í ª é17. Koeppen BM and Stanton BA. Renal Physiology. Mosby-Elsevier, Philadelphia, 2007. Chap. 1.