3ºESO

1. Capítulo 5: Medio Interno
– Los sistemas de órganos
– Definición de medio interno
– Compartimientos de los líquidos corporales
– Concepto de difusión
– Difusión a través de la membrana plasmática
– Difusión simple
– Difusión facilitada
– Ósmosis. Transporte de agua a través de la membrana
plasmática
– Transporte activo
– Bomba de sodio y potasio
– Transporte en masa
– Intercambios a través de la membrana endotelial
– Composición de los líquidos corporales
Los sistemas de órganos Regresar
Los organismos animales están organizados en aparatos o sistemas de órganos,
encargados de realizar las grandes funciones que un ser vivo requiere para mantenerse y
reproducirse.
Las funciones de relación y control son las que le permiten al organismo interactuar
con el medio, captar estímulos, responder a ellos y ajustar las respuestas a las
condiciones externas e internas. Al mismo tiempo, debe existir una coordinación de las
funciones de los distintos sistemas, para mantener un equilibrio interno u
homeostasis. Los sistemas de relación y control son:

2.  El sistema tegumentario: es el límite del cuerpo y el que lo conecta directamente
con el medio.
 El sistema inmunitario: lleva a cabo las respuestas defensivas del organismo
frente a los microorganismos patógenos.
 El sistema locomotor: encargado de los movimientos.
 El sistema nervioso: coordina los estímulos con las respuestas, tanto en la
relación con el medio externo como entre los distintos sistemas corporales.
 El sistema endócrino: regula funciones metabólicas, de crecimiento y
reproductivas.
Las funciones de nutrición abarcan el conjunto de medios por los cuales el organismo se
aprovisiona de materia y energía para la asimilación y la realización de trabajos
celulares. Las funciones de nutrición involucran a los siguientes sistemas:
 Sistema digestivo: incorpora los nutrientes.
 Sistema circulatorio: transporta los nutrientes y los desechos metabólicos.
 Sistema respiratorio: intercambia gases con el medio. Incorpora oxígeno,
necesario para la oxidación de los nutrientes y elimina dióxido de carbono, desecho
producido durante la oxidación.
 Sistema excretor: elimina ciertos desechos del metabolismo.
Por último, el sistema reproductor está especializado en la formación de gametas y las
demás funciones que posibilitan la perpetuación de la especie.
Definición de medio interno Regresar
Los seres vivos aparecieron y evolucionaron en el mar. El medio acuoso que rodea a las
células forma parte funcional de ellas. Para un organismo unicelular, el agua se distribuye
en dos medios: uno intracelular y otro exterior. En cambio, las células que constituyen el
cuerpo de un animal viven en un “mar interior”, que son los líquidos corporales. Al
conjunto de los líquidos corporales que rodean a las células y están encerrados dentro de
la piel de un animal se les dio el nombre de “medio interno”.
En el medio interno o líquido extracelular (LEC) de un animal se encuentran los iones

3. y nutrientes que necesitan las células para mantener su vida. Las células serán capaces de
vivir, crecer y desarrollar sus funciones especiales en tanto dispongan de las
concentraciones correctas de oxígeno, glucosa, iones, aminoácidos y otros constituyentes
en el medio interno. Los sistemas de nutrición, como el digestivo, el respiratorio y el
excretor, son los que median los intercambios entre el medio externo y el medio interno.
Compartimientos de los líquidos corporales Regresar
La mayor parte del agua corporal total (ACT), aproximadamente dos tercios, se
encuentra en elcompartimiento intracelular (LIC = líquido intracelular). El tercio
restante corresponde al medio interno o líquido extracelular (LEC).
El LEC está dividido en dos compartimientos: el intravascular (IV) y el intersticial
(IT).
El compartimiento intravascular corresponde al interior de los vasos sanguíneos; allí
circula la sangre, cuya mayor parte está formada por un líquido llamado plasma. El
plasma representa la cuarta parte del LEC.

4. El líquido intersticial (IT) es la porción del LEC que baña a las células y se encuentra
fuera de los vasos. Éste representa las tres cuartas partes del LEC.
Distribución del ACT en
los distintos
compartimientos
LIC 2/3
LEC 1/3
LIT 3/4
Plasma 1/4
Los líquidos de los diferentes compartimientos están separados por membranas
biológicas:
- la membrana plasmática separa al LIC del IT y
- el epitelio que forma la pared de los vasos sanguíneos (endotelio) separa al
líquido IT del plasma.
Los compartimientos donde se reparten los líquidos corporales presentan diferentes
concentraciones de iones y moléculas. Las diferencias entre los compartimientos son
mantenidas por la permeabilidad selectiva de las membranas.
Para comprender cómo se generan y mantienen estos desequilibrios en los líquidos
corporales, esenciales para el funcionamiento orgánico, es necesario conocer algunos
principios físico-químicos que rigen el movimiento de las partículas en solución y los
mecanismos de transporte de las membranas biológicas.
Concepto de difusión Regresar
Cuando las partículas (moléculas o iones) están en solución en un medio líquido o
gaseoso se mueven de acuerdo con la energía cinética que poseen. Los movimientos
ocurren al azar, sin seguir ninguna dirección particular. Cada partícula tiene la misma
probabilidad de moverse en cualquier dirección del espacio.
Si existe una zona del sistema donde la concentración del soluto es mayor, entonces es
más probable que las partículas se muevan desde esa zona hacia otra, que a la inversa,
por el simple hecho de que allí son más. Se registrará entonces un movimiento neto de
soluto desde la zona de mayor a la de menor concentración. A ese movimiento se lo
denomina difusión.
A la diferencia de concentración de un soluto a lo largo de una distancia se le da el
nombre de gradiente de concentración. Cuando una partícula difunde (va desde donde
está más hacia donde está menos concentrada) se dice que se mueve “a favor de
gradiente”.

6. Difusión
Si transcurre un tiempo, las partículas llegarán a igualar su concentración en todos los
puntos del sistema; es decir, se anulará el gradiente. Las partículas seguirán con sus
movimientos aleatorios después de que haya desaparecido el gradiente. Sin embargo,
esos movimientos no representarán cambios en las concentraciones, pues por cada
partícula que se mueva desde A hacia B habrá otra que lo haga desde B hacia A. En esa
situación se habrá alcanzado un equilibrio dinámico, sin que se registre movimiento
neto de partículas.
Equilibrio dinámico y
difusión
La difusión es un fenómeno pasivo y espontáneo que se produce en cualquier medio
donde haya partículas disueltas. Cotidianamente somos testigos de procesos de difusión.
Podemos observarla, por ejemplo, cuando el azúcar se reparte uniformemente en el agua
de una taza, cuando el té colorea el agua en la que sumergimos el saquito o cuando al
destapar un frasco con perfume, las moléculas de perfume llegan hasta nuestras fosas
nasales. Todos ellos son movimientos a favor de gradiente. Los movimientos contra
gradiente (desde la zona de menor a la de mayor concentración) en cambio, no son
procesos espontáneos ni pasivos; son fenómenos diferentes de la difusión, para los cuales
se requiere un aporte de energía.

7. La velocidad de difusión es directamente proporcional a la temperatura, a
la solubilidad de las partículas en el medio y al gradiente de concentración, y
es inversamente proporcional a la distancia a recorrer. Si los solutos son iones, la
difusión ya no dependerá solamente del gradiente químico, sino también de la diferencia
de carga o gradiente eléctrico. Los aniones se moverán hacia la zona más positiva y los
cationes hacia la zona más negativa.
Difusión a través de la membrana plasmática Regresar
La membrana plasmática está interpuesta entre el medio intracelular y el líquido
intersticial. Ambos compartimientos son soluciones acuosas con muchos tipos de iones y
moléculas en solución.
Los solutos tienden a difundir espontáneamente desde un compartimiento al otro
siguiendo sus respectivos gradientes electroquímicos.
Cuando un soluto difunde libremente a través de la membrana, se iguala la concentración
del mismo en los medios intracelular y extracelular. La dirección del movimiento depende
exclusivamente del gradiente. Por tratarse de un fenómeno espontáneo, este tipo de
transporte no implica un gasto energético para la célula. Se dice por esto que la difusión
es un transporte pasivo.

8. Cada soluto difunde independientemente de otros, a favor de su
gradiente
Sin embargo, no todos los solutos difunden libremente, pues la membrana se interpone
como una barrera de permeabilidad selectiva.
La posibilidad de difusión a través de la membrana (cuando está establecido un gradiente
a ambos lados de la misma) depende de dos factores:
- el tamaño de las partículas del soluto, y
- la afinidad entre el soluto y los componentes de la membrana.
En lo que respecta al tamaño, solo podrán difundir iones o moléculas relativamente
pequeñas, cuyo tamaño les permita atravesar los canales que se forman entre los
componentes de la membrana o por el interior de ellos.
En lo relativo a la afinidad por los componentes de membrana, los solutos se comportan
de distinta forma, de acuerdo a su carácter apolar (hidrofóbico) o polar (hidrofílico).
Los primeros se mueven a través de la bicapa lipídica, mientras que los segundos en
general requieren la presencia de proteínas transportadoras.
Difusión simple Regresar
Es el pasaje a favor de gradiente a través de los espacios generados entre los
lípidos que forman la bicapa.
La velocidad de difusión simple se ve afectada por la fluidez o libertad de movimiento que
tienen los lípidos dentro de la bicapa. Cuanto más fluida es la membrana, con mayor
velocidad se produce la difusión simple. La fluidez de la bicapa, a su vez, crece con el
grado de insaturación de los lípidos (ver cap. 2).
Dos compuestos pequeños y apolares que se mueven por difusión simple a través de la

9. membrana son el oxígeno (O2) y el dióxido de carbono (CO2). El oxigeno se halla dentro
de las células a baja concentración, ya que es consumido continuamente en el proceso de
respiración celular. Eso hace que se mantenga un gradiente con respecto al medio
extracelular y el oxígeno ingresa a la célula por difusión simple. Lo contrario ocurre con el
dióxido de carbono, que es generado en la respiración celular. Como su concentración en
las células es mayor, el gradiente lo lleva hacia el medio extracelular.
Otros compuestos hidrofóbicos (liposolubles) de mayor tamaño, como ácidos
grasos y esteroides, se mueven a través de las bicapas por difusión simple.
Algunas moléculas polares sin carga, muy pequeñas, como la urea, el etanol o el
agua, pueden atravesar la bicapa lipídica, pero lo hacen en menor grado y más
lentamente que las moléculas apolares.
Difusión facilitada Regresar
Los iones y moléculas polares más grandes también pueden difundir a través de la
membrana. Sin embargo, debido a su naturaleza hidrofílica, resultan rechazados por la
bicapa lipídica. Este tipo de partículas ingresa a la célula o egresa de ella (según sus
respectivos gradientes) a través de proteínas de la membrana llamadas proteínas
transportadoras. Las proteínas transportadoras delimitan espacios rodeados por sus
cadenas polares, que permiten a otras moléculas polares atravesar la membrana sin
tomar contacto con el espesor hidrófobo de la bicapa.
La difusión a través de proteínas transportadoras se denomina difusión facilitada.
Dos grupos de proteínas transportadoras intervienen en la difusión facilitada: los canales y
los carriers o permeasas. Los canales son proteínas que ofrecen un canal hidrofílico para
el pasaje de iones. Algunos canales están permanentemente abiertos, mientras que otros
poseen compuertas cuyo cierre y cuya apertura están regulados por algún tipo de señal.

10. Los carriers o permeasas son proteínas con un sitio específico donde encaja un
determinado tipo de soluto. La unión del soluto específico provoca un cambio en la
conformación del carrier. Este cambio conformacional arrastra al soluto hacia el lado
opuesto de la membrana, donde es liberado. Después de liberar el soluto, el carrier
retoma su conformación inicial.
En la membrana plasmática existen carriers para transportar glucosa, aminoácidos,
dipéptidos, y otras moléculas polares.
Difusión simple y
facilitada

11. Ósmosis. Transporte de agua a través de la membrana plasmática Regresar
La ósmosis se define como el pasaje de un solvente, a través de una membrana
semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.
Hay situaciones en las cuales la membrana que separa dos compartimientos permite el
pasaje del solvente, pero no el del soluto (membrana semipermeable). Si las soluciones
ubicadas a ambos lados de la membrana presentan diferentes concentraciones de soluto,
éstos tenderán a difundir, pero no podrán hacerlo porque la membrana no es permeable
para ellos. Como las partículas disueltas ejercen atracción sobre el solvente, es éste el que
se mueve de un compartimiento al otro. El solvente se mueve hacia la solución más
concentrada, debido a que es la que tiene, relativamente, más partículas de soluto y por
consiguiente ejerce mayor atracción.
A la solución que es más concentrada con respecto a otra se la llama hiperosmótica; la
menos concentrada es la hipoosmótica.
A medida que ocurre la ósmosis, la solución diluida se concentra y la concentrada se
diluye. La ósmosis tiende a igualar la concentración en ambos medios. Cuando dos medios
tienen la misma concentración son isoosmóticos uno respecto del otro. Una vez igualada
la concentración, se alcanza un equilibrio dinámico: por cada molécula de solvente que
pasa hacia un lado de la membrana, otra lo hará hacia el lado opuesto.
La ósmosis no iguala la cantidad de soluto y solvente en ambos medios, sino
que iguala la relación entre uno y otro, es decir: la concentración. En la solución
hiperosmótica se produce un aumento del volumen, mientras que en la hipoosmótica, el
volumen disminuye.
Ósmosis
Consecuencias de la ósmosis
La ósmosis puede detenerse antes de alcanzarse el equilibrio de concentración, porque
alguna otra fuerza se opone a ella. Por ejemplo, la ósmosis puede ser limitada porque el
compartimiento hacia donde va el solvente no tiene más capacidad. O puede ser
contrarrestada por el mismo peso de la columna líquida.
Se define a la presión osmótica como la presión necesaria para contrarrestar la ósmosis.
La presión osmótica de una solución mide, indirectamente, cuán fuerte es la atracción que
la solución ejerce sobre el solvente.

12. La presión osmótica de una solución no depende del tipo de partículas disueltas, sino
solamente de la cantidad de las mismas. Para medir la cantidad de partículas
disueltas osmóticamente activas en una solución se utiliza la osmolaridad. En fisiología la
osmolaridad se mide en miliosmoles (1 mOsm = 10-3 osmoles).
La membrana celular se comporta, para muchas sustancias, como una membrana
semipermeable. El movimiento de agua entre el líquido extracelular y el líquido
intracelular se produce por ósmosis. Por lo tanto, el ingreso de agua a la célula y su
egreso siguen los movimientos de los solutos.
La ósmosis es un transporte pasivo, que no requiere aporte de energía por parte de la
célula. El agua, pequeña molécula polar sin carga, como ya se mencionó, puede atravesar
la bicapa lipídica.
Transporte activo Regresar
Las células son capaces de transportar solutos en contra de su gradiente de
concentración (desde la zona de menor a la de mayor concentración). Esto les permite
establecer un desequilibrio entre las concentraciones de algunas sustancias en el líquido
intracelular y el líquido extracelular.
Los transportes contra gradiente requieren:
- la presencia de una proteína transportadora, y
- una fuente de energía.
A los transportes realizados contra gradiente, por intermedio de proteínas transportadoras
y con gasto de energía se les da el nombre de transporte activo.
Un tipo de transporte activo, llamado transporte activo primario, es el que está
mediado por bombas. Las bombas son proteínas transportadoras específicas para
determinado tipo de soluto. Pueden captar el soluto de un lado de la membrana, donde se
halla a menor concentración y soltarlo del lado opuesto, donde su concentración es mayor.
El pasaje del soluto a través de la bomba se debe a un cambio conformacional de la
proteína. Para concretar este cambio conformacional y por ende el transporte de soluto, la
bomba depende de la presencia de ATP.
La molécula de ATP es hidrolizada durante el transporte, de manera que libera la energía
que tiene almacenada. Esta energía se utiliza para propulsar el trabajo que implica mover
un soluto en contra de su gradiente.

13. Bomba de sodio y potasio (Na+/K+ ATPasa) Regresar
La bomba de sodio (Na+) y potasio (K+) se encuentra en las membranas de las células
animales. Es una proteína integrada por cuatro subunidades, dos alfa y dos beta (alfa2-
beta2). Las subunidades beta poseen varias cadenas oligosacarídicas hacia la cara
extracelular. Las subunidades alfa poseen sitios de unión para el potasio en su cara
extracelular y para el sodio en su cara intracelular.
La bomba transporta ambos cationes en sentido opuesto (antiporte) y contra sus
respectivos gradientes. El Na+ es transportado hacia el medio extracelular y el K+ es
transportado hacia el medio intracelular. El transporte de Na+ y el de K+ están acoplados,
pues no pueden realizarse el uno sin el otro.

14. El sistema funciona con aporte de energía, proporcionada por la hidrólisis de ATP. La
subunidad alfa posee, en su cara citosólica, un sitio para el ATP y cataliza su hidrólisis.
Cada ATP que se hidroliza posibilita el transporte de 3 Na+ hacia el espacio
extracelular y 2 K+hacia el citosol.
Bomba de sodio y
potasio
La bomba de Na+ y K+ es la responsable de la desigualdad en la distribución de estos
cationes entre el LIC y el LEC.
La bomba de Na+ y K+ también es electrogénica: genera una diferencia de voltaje o
potencial eléctrico a ambos lados de la membrana. El potencial eléctrico se establece
cuando las cargas eléctricas a uno y otro lado no están equilibradas. Como la bomba
extrae tres cationes por cada dos que introduce, contribuye a que la membrana
plasmática sea más negativa en su cara citosólica que en su cara extracelular.

15. Transporte en masa Regresar
La membrana plasmática puede transportar macromoléculas, como proteínas, y también
partículas de mayor tamaño. El transporte de este tipo de sustancias está mediado por
vesículas y se denomina transporte en masa. La endocitosis y la exocitosis son dos
formas del transporte en masa.
La endocitosis consiste en la incorporación de grandes moléculas que están en
suspensión en el medio extracelular. En el sitio donde se produce el ingreso, la membrana
se invagina, formando una depresión, de cuya parte más profunda se desprende hacia el
citosol una vesícula endocítica o “endosoma”. En el endosoma quedan encerradas las

16. macromoléculas. Posteriormente, el endosoma puede fusionarse con unlisosoma, lo que
posibilita la digestión o hidrólisis de las sustancias incorporadas.
Endocitosis
La exocitosis es un transporte por el cual las células pueden exportar productos que,
provenientes del aparato de Golgi, fueron empacados en vesículas de secreción. Las
vesículas de secreción se fusionan con la membrana plasmática y vuelcan su contenido al
exterior. Así se liberan al medio extracelular hormonas, componentes de la matriz
extracelular, enzimas, anticuerpos y muchas otras sustancias útiles fuera de la célula de
origen.
En algunos casos la exocitosis permite la eliminación de desechos del proceso
digestivo ocurrido dentro de los lisosomas.
Exocitosis
Intercambios a través de la membrana endotelial Regresar
Los dos líquidos corporales que forman el medio interno, el plasma y el líquido intersticial,
están separados por la membrana endotelial.
El endotelio es la capa de tejido interior en las paredes de los vasos sanguíneos. Las
arterias y las venas tienen gruesas paredes con tejido muscular y conectivo por fuera del
endotelio. Esto las convierte en estructuras impermeables. Los vasos
sanguíneos capilares, en cambio, tienen una pared muy delgada formada solamente por
la membrana endotelial. Son permeables, y por eso se constituyen en la superficie de
intercambio entre el plasma y el líquido intersticial.

17. El endotelio es un epitelio formado por una sola capa de células planas, rodeadas por
una membrana basal. Las células endoteliales están unidas mediante uniones estrechas
separadas por poros o hendiduras. El diámetro de estas hendiduras es algo menor que
el de un molécula proteica, como la albúmina.
Por lo tanto, a través de las hendiduras el líquido puede filtrarse libremente, junto con la
mayor parte de los iones y pequeñas moléculas disueltas, a excepción de las proteínas. A
medida que la sangre atraviesa el capilar, un número enorme de moléculas de agua y de
partículas disueltas difunden en ambos sentidos a través de la pared capilar,
proporcionando una mezcla continua entre el plasma y el líquido intersticial.
Filtración
capilar
Las moléculas liposolubles directamente difunden a través de la membrana plasmática de
las células endoteliales.
Algunas macromoléculas son transportadas por transcitosis: se endocitan en una de las
superficies de la pared endotelial y se exocitan por la superficie opuesta.

18. Las proteínas plasmáticas, que se encuentran en suspensión coloidal, generan una
presión osmótica que se opone a la fuerza de filtración capilar. Esta presión,
llamada presión oncótica o coloidosmóticaevita una pérdida significativa de volumen
de líquido desde la sangre al espacio intersticial.
Resumen de los intercambios entre LIV, LIT y LIC

19. Composición de los líquidos corporales Regresar
En el siguiente gráfico se observa la distribución en cada compartimiento de algunos iones
de importancia fisiológica. Cada ión se representa con un símbolo diferente. Los tamaños
de los respectivos símbolos intentan dar idea de la proporción relativa o concentración a
que éstos se encuentran en los distintos líquidos corporales.
Como se puede observar, los iones inorgánicos sodio (Na+), potasio (K+), cloruro (Cl-) y
calcio (Ca2+) se hallan a igual concentración en el líquido intersticial y en el plasma,
ya que filtran libremente por los poros capilares. La principal diferencia entre estos
compartimientos está dada por las proteínas plasmáticas, cuyo tamaño, superior al de los
poros del endotelio, hace que sean retenidas en el plasma.
Cada compartimiento tiene neutralidad eléctrica: la suma de los aniones es igual a la de
los cationes. La presencia de iones no difusibles a un lado de la membrana afecta la
distribución de los iones difusibles. Por ejemplo, la carga negativa de las proteínas
plasmáticas (no difusibles) obstaculiza la difusión de los cationes difusibles (que son
atraídos) y favorece la de los aniones difusibles (los cuales resultan repelidos) desde la
sangre.
El líquido intracelular contiene proteinatos (aniones de proteínas con cargas negativas)
y fosfatos. Su concentración de cloruros es poco significativa. En lo que respecta al Na+ y
al K+, sus proporciones se invierten en relación al plasma; mientras que el Na+, es el
principal catión extracelular, el K+ es el principal catión intracelular. Esta diferencia es el
resultado del continuo accionar de la bomba de y K+. En cuanto al anión cloruro, se
acumula en el LEC pues se moviliza tras el Na+, siguiendo un gradiente eléctrico.
La concentración de Ca2+ es extremadamente baja en el citosol; en cambio es muy alta
en el REL y lasmitocondrias. Esto obedece a que en las membranas de estas organelas
existen bombas de Ca2+ que lo acumulan contra gradiente, con gasto de ATP.
A pesar de las diferencias en la composición iónica, los líquidos en los tres

20. compartimientos tienen lamisma osmolaridad (concentración de partículas medida
en osmoles / l) igual a 300 miliosmoles /l. Todos los líquidos corporales se encuentran en
equilibrio osmótico.
El término tonicidad se usa para describir la osmolaridad de una solución comparada con
el plasma. Si una solución tiene la misma osmolaridad que el plasma es isotónica;
cuando tiene mayor osmolaridad eshipertónica; si su osmolaridad es menor que la del
plasma, es hipotónica.