cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :
DESCRIPTION
Termodinámica del Transporte de moléculas cargadas ( iones ). ¿ Que ocurre cuando existe una carga eléctrica en la molécula que va a atravesar la membrana ? ¿ Que fuerza dirige ese movimiento ?. Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
¿ Que ocurre cuando existe una carga eléctrica en la molécula que va a atravesar la membrana ? ¿ Que fuerza dirige ese movimiento ?
Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :
La Variación de Energía libre del proceso debida a una diferencia de concentración
La diferencia de potencial a ambos lados de la membrana
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
Termodinámica del Transporte de moléculas cargadas ( iones )
[ Na+ ] = 145 mM
[ Na+ ] = 12 mM
[ K+ ] = 4 mM
[Cl- ] = 4 mM
[ K+ ] = 139 mM[ Mg++ ] = 1.5 mM
[Cl- ] = 116 mM
[ Ca++ ] = 1.8 mM
[HCO3- ] = 29 mM
[HCO3- ] = 12 mM
[ Ca++ ] < 0.2 μM
[ Mg++ ] = 0.8 mM
[Proteinato- ] = 9 mM
[Proteinato- ] = 138 mM
CONCENTRACIÓN DE IONES EN CITOSOL Y EN SANGRE
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
Esta diferencia en la concentración de iones a ambos lados de la membrana crea una diferencia de potencial denominada potencial de reposo.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
Esta diferencia en la concentración de iones a ambos lados de la membrana crea una diferencia de potencial denominada potencial de reposo.
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
Todas las células tienen potencial de reposo, y el valor del potencial de reposo es variable. Las células excitables ( neuronas y musculares ) tienen un valor aproximado a -70 mV. En lo sucesivo representaremos y utilizaremos este valor como valor de referencia.
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
¿ En que dirección atravesará la membrana un catión ( ión + ) que tenemos en el espacio extracelular en mayor concentración que en el citosol ?
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
La respuesta es obvia : pasará desde el espacio extracelular hasta el citosol
I+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
Ahora bien, ¿ En que dirección atravesará la membrana un catión ( ión + ) que tenemos en el espacio extracelular en menor concentración que en el citosol ?
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
Por un lado tenemos que considerar que la variación de energía libre para el proceso de entrada de I+ en la célula vendrá dado, según vimos para una molécula neutra, por el gradiente químico :
[I+]int >[I+]extC1=[I+]ext
C2=[I+]int
G = + RT ln ____
C1
C2
C2 > C1____
C1
C2
> 1 G > 0
[I+]int[I+]ext
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
[I+]int >[I+]extC1=[I+]ext
C2=[I+]int
G = + RT ln ____
C1
C2
C2 > C1____
C1
C2
> 1 G > 0
[I+]int[I+]ext
C2 > C1
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
Sin embargo, el problema no queda resuelto. Es verdad que la molécula debido al gradiente químico tenderá a salir de la célula, pero también es evidente que tenemos una molécula cargada I+ ( + ) que se encuentra en un campo eléctrico. El campo eléctrico hace que cualquier catión ( carga positiva ) tienda a entrar en la célula debido a que el potencial de reposo es negativo.
[I+]int >[I+]extC1=[I+]ext
C2=[I+]int
La variación de energía libre debida al campo eléctrico será : G = Z F V
Donde Z es la carga del ión, V es la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana y F es la constante de Faraday.
Z = +1
F = 23.062 cal mol-1 V-1
V = - 70 10-3 V
+
+
+
+
+
+
+
+
+
++
+
---
-
-
-
-
-
-
-
La variación de energía libre total del proceso de transporte o de paso del ión a través de la membrana será por lo tanto la suma de ambas, la debida al gradiente químico y la debida al campo eléctrico :
Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid
+
-
- -
V = - 70 mV
+ Z F V G = G= + RT ln
____ C1
C2__
Ges llamado potencial electroquímico de un ión
__
C1=[I+]ext
C2=[I+]int