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Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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 :.

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Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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Presentation Transcript

  1. 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 : 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

  2. CONCENTRACIÓN DE IONES EN CITOSOL Y EN SANGRE [HCO3-] = 29 mM [Cl-] = 116 mM + + + + + + + - - [ K+ ] = 4 mM - - [Proteinato-] = 9 mM - [HCO3-] = 12 mM + + - [Cl-] = 4 mM - - - [Proteinato-] = 138 mM + [ Mg++ ] = 1.5 mM + [ K+ ] = 139 mM - [ Na+ ] = 145 mM - [ Mg++ ] = 0.8 mM + - + [ Na+ ] = 12 mM [ Ca++ ] = 1.8 mM - [ Ca++ ] < 0.2 μM 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

  3. Esta diferencia en la concentración de iones a ambos lados de la membrana crea una diferencia de potencial denominada potencial de reposo. + + + + + + + - - - - - + + - - - - + + - - DV = - 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. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

  4. ¿ En que dirección atravesará la membrana un catión ( ión + ) que tenemos en el espacio extracelular en mayor concentración que en el citosol ? I+ + + + + + + + - - - - - + + - - - - + + - - + - + - DV = - 70 mV La respuesta es obvia : pasará desde el espacio extracelular hasta el citosol Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

  5. Ahora bien, ¿ En que dirección atravesará la membrana un catión ( ión + ) que tenemos en el espacio extracelular en menor concentración que en el citosol ? C1=[I+]ext [I+]int >[I+]ext + + + + + + + - - [I+]ext [I+]int - - - + + - - - - + + C2=[I+]int - - DV = - 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 : C2 C2 ____ ____ C2 > C1 DG =+ RT ln > 1 DG > 0 C1 C1 Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

  6. C2 C2 ____ ____ C2 > C1 DG =+ RT ln > 1 DG > 0 C1 C1 [I+]ext [I+]int C2 > C1 C1=[I+]ext [I+]int >[I+]ext + + + + + + + - - - - - + + - - - - + + C2=[I+]int - - + - DV = - 70 mV + - Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

  7. 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. C1=[I+]ext [I+]int >[I+]ext + + + + + + + - - - - - + + F = 23.062 cal mol-1 V-1 - - - - + + C2=[I+]int Z = +1 - - + DV = - 70 mV DV = - 70 10-3 V - + - La variación de energía libre debida al campo eléctrico será : DG = Z F DV Donde Z es la carga del ión, DV es la diferencia de potencial entre ambos lados de la membrana y F es la constante de Faraday. Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

  8. 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 : __ C2 ____ SDG = DG= + RT ln + Z F DV C1 __ DGes llamado potencial electroquímico de un ión + + + + + C1=[I+]ext + + - - - - - + + - - - - + + C2=[I+]int - - + DV = - 70 mV - + - Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

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