background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Third Lecture 

 

 

 

 

 

 

Lecture Name: Body Fluids and Transport Across the Cell Membrane 

Lecturer Name: Dr. Basim A. Al-Ka'abi 

Department: Medical Physiology 

Stage: First Stage Medical Students 

 

Lecture Objectives: 

By the end of this lecture students the should be able to know the following: 

  The concept of body fluids. 

  The way of measuring volumes of different fluid compartments. 

  An introduction to the types of transport across the cell membrane. 

 

References: 

Barrett, K et al. (2018). Ganong's Review of Medical Physiology. Twenty-

sixth edition. USA. 

Guyton,  A  and  Hall,  J  (2015).  Text  Book  of  Medical  Physiology. 

Thirteenth edition. Philadelphia, USA. 

 

 

 

 

 

 

 

 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Third Lecture 

 

Body fluids 

-In the average young adult male, 18% of the body weight is protein and 

related substances, 7%  is  mineral  and  15%  is  fat;  the  remaining  60%  is 

water. 

-Total body water is comprised of extracellular and intracellular fluids. 

-The extracellular fluid, which is about 20% of total body weight can be 

subdivided into 2 sub-compartments: Plasma or intravascular fluid (20%) 

and interstitial fluid (80%). 

-Whereas, the intracellular fluid accounts for about 40% of body weight. 

-The  percentage  of  total  body  water  is  greater  in  newborns  and  lean 

persons, and is lower in adult females, elderly persons, or adults with large 

amounts of adipose tissue. 

-Because  the  plasma  and  interstitial  fluids  are  separated  only  by  highly 

permeable capillary membranes, their ionic compositions are similar and 

they  are  often  considered  together  as  one  large  compartment  of 

homogeneous fluid. 

-The most important difference between plasma and interstitial fluid is the 

higher  concentration  of  proteins  in  the  plasma,  which  exist  because  the 

capillaries have a low permeability to the plasma proteins. 

-Both extracellular and intracellular fluid contains nutrients that are needed 

by the cells, including glucose, amino acids, oxygen and other nutrients. 

-Extracellular fluid contains large quantities of sodium and chloride ions, 

but only small amounts of potassium, magnesium and phosphate ions (the 

major cation is Na

+

 and the major anions are Cl

-

 and HCO3

-

). 

-In  contrast, intracellular  fluid  contains  large  amounts  of  potassium  and 

phosphate ions, moderate  amounts of  Mg

+2

  ions and few  Ca

+2 

ions (The 

major cations are K

+

 and Mg

+2

 and the major anions are protein and organic 

phosphates such as ATP, ADP and AMP). 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Third Lecture 

 

-These differences in the ionic composition of the fluids cause a membrane 

potential  to develop  across the two  sides of the cell membrane  which is 

negative on the inside and positive on the outside. 

 

Measurement of body fluid volumes 

-The  volume  of  a  fluid  compartment  in  the  body  can  be  measured  by 

placing a substance in the compartment, allowing it to disperse throughout 

the  compartment’s  fluid  and  then  analyzing  the  extent  to  which  it  has 

become diluted in the compartment. 

-For  this  method  to  be  used  properly,  the  substance  must  be  uniformly 

distributed in the compartment, and only in the compartment that is being 

measured. 

 

Substances used for major fluid compartments 

Total body water (TBW) 

-Is  measured  using  substances  that  disperse  throughout  the  body  fluids, 

such as a radioactive water (3H

2

O) or heavy water (2H

2

O). 

 

Extracellular fluid (ECF) 

-Is measured using substances that disperse in the plasma and interstitial 

fluid but do not permeate the cell membrane, such as radioactive sodium, 

inulin and thiosulfate. 

 

Intracellular volume (ICF) 

-Cannot  be  measured  directly,  but  can  be  calculated  as  the  difference 

between total body water and extracellular volume (TBW – ECF volume). 

 

 

 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Third Lecture 

 

Plasma volume 

-Is  measured  by  injecting  substances  that  do  not  penetrate  capillary 

membranes  and  therefore  remain  in  the  vascular  system,  such  as 

radioactive albumin. 

 

Interstitial fluid volume 

-Cannot  be  measured  directly  but  can  be  calculated  as  the  difference 

between  extracellular  fluid  volume  and  plasma  volume  (ECF  volume  –

plasma volume).  

 

Transport across the cell membrane 

Simple diffusion 

-Occurs  down  an  electrochemical  gradient  (downhill),  which  is  the  net 

movement  of  molecules  through  the  cell  membrane  along  chemical  or 

electrical gradients. 

-Molecules  migrate  from  a  region  of  high  concentration  to  one  lower 

concentration. 

-This form of transport is not carrier-mediated and do not require metabolic 

energy and hence it is passive. 

-The rate of diffusion across the cell membrane is directly related to: 

1.  The electrical potential and chemical concentration differences across 

the membrane. 

2.  The surface area of the membrane. 

3.  The  permeability  of  the  membrane  for  the  solute  which  is  inversely 

related to the size of the solute and the membrane thickness. 

 

Facilitated diffusion 

-Occurs  down  an  electrochemical  gradient  (downhill)  similar  to  simple 

diffusion. 


background image

Dr. Basim Al-Ka'abi 

Cellular Physiology 

Third Lecture 

 

-Does not require metabolic energy and therefore is passive, but is more 

rapid than simple diffusion because being carrier-mediated. 

-Example of that is glucose transport in the muscle and adipose cells which 

is mediated by insulin (carrier protein).  

-In type I diabetes mellitus, glucose uptake use by muscle and adipose cells 

is impaired due to insulin deficiency. 




رفعت المحاضرة من قبل: علي الشبري
المشاهدات: لقد قام عضوان و 76 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل