Biofisica

16/03/2011

Transporte a través de la membrana celular
Departamento de Biofísica Facultad de Enfermería

Objetivos
Analizar parte de las funciones de las membranas celulares. celulares. Estudiar el pasaje de sustancias a través de la misma. misma. Expresar en forma cuantitativa las leyes que gobiernan dicho pasaje. pasaje.

(Material de uso Interno)

Estructura básica
Composiciónquímica: -Lípidos -Proteínas (intrínsecas y extrínsecas) -Glúcidos ≠ proporciones

Una de las principales funciones de las membranas biológicas es la compartimentación (mantener diferenciada la composición interna de la externa). externa).
Ej: Na Ej: N + 15 veces más concentrado en el á t d l exterior que el interior (145 mM vs 12 mM) mM)

Propiedades:
-Liposolubilidad -Fluidez: varía:-temperatura -características de los lípidos -asimetría estructural y funcional (cara interna y externa)

Las proteínas de membrana son las macromoléculas que determinan el grado de especialización de esta. esta.

1

16/03/2011

Funciones de la membrana celular

Transporte activo de iones y metabolitos Límite físico (compartimentación) Entrada de nutrientes Salida de metabolitos Comunicación i t Ci ió intercelular l l Formación de canales iónicos Generación de segundos mensajeros de distintas vías metabólicas Transducción de energía Reconocimiento celular

Barrera al pasaje de iones y solutos cargados
La facilidad con que los solutos atraviesan las membranas biológicas dependen de diversos factores, algunos de ellos son: Masa molar (tamaño) Solubilidad en lípidos (liposolubles vshidrosolubles) Densidad de carga

Permeabilidad
Es la capacidad que posee una membrana (sea ésta natural o artificial), de permitir el pasaje de una sustancia a través de ella. ella. Impermeables bl Semipermeables

Se considera a las membranas biológicas como de permeabilidad selectiva.

(permiten el sustancias a través de difusión, ej: agua)

paso

selectivo

de

De permeabilidadselectiva Sin selectividad

(algunos solutos cruzan la membr libremente, algunos la cruzan con asistencia y otros no pueden cruzar)

Deben existir por tanto mecanismos tanto, capaces de disminuir la barrera de energía que presenta la bicapa lipídica para que exista pasaje apreciable de moléculas cargadas a través de ella.

2

16/03/2011

Definiciones básicas
FLUJO Cantidad de sustancia(moles o gramos) que atraviesa una determinada sección perpendicular a la dirección del desplazamiento por unidad de tiempo

Para estudiar el pasaje de sustancias a través de la membrana celular, primero debemos expresarlo en forma cuantitativa cuantitativa.

J=
DENSIDAD DE FLUJO

∆n ∆t

(mmol/seg)

Flujo que atraviesa la sección por unidad de área

m=

J A

=

∆n A . ∆t(mmol/seg.cm2)

Equilibrio
Es el estado al que llega un sistema después de cierto tiempo sin que actúen fuerzas exteriores, manteniéndose invariable con el tiempo.

Estado Estacionario
En contraposición al anterior, podemos definirlo como un estado de no equilibrio el cual se mantiene constante en el tiempo. q p g Esto requiere aporte de energía.

3

16/03/2011

µ = µο

φ
Comp químico Compfísico

Cte. C= 1M y µ : Cte ( µ = µ ο si φ = 0) R : Cte. de los gases (julio / grado.mol) T : Temperatura absoluta (º Kelvin) z : Carga / ion F : Cte. de Faraday ( carga de un mol de iones monovalentes 96500 coul.) µ : julio/mol

µ

1

>

µ

2

ECUACIÓN DE NERNST

µ

1

= µ

2
µ1 = µ2
2 2

Flujo neto= 0
RT ln C + zF φ
1 1

=

RT ln C + zF φ

µ0 + RTlnC1 + zFφ1 =µ0 + RTlnC 2 + zFφ 2

4

16/03/2011

ECUACIÓN DE NERNST

ECUACIÓN DE NERNST

µ1 = µ2 µ0 + RTl C1 + zFφ1 = µ0 + RTl C 2 + zFφ 2 RTlnC F RTlnC F

µ1 = µ2 RTlnC1 + zFφ1 = RTlnC 2 + zFφ 2

ECUACIÓN DE NERNST
µ1 = µ2 RTlnC1 + zFφ1 = RTlnC 2 + zFφ 2 zF(φ1 − φ 2 ) = RT(lnC 2 − lnC1 ) C zF(φ1 − φ 2 ) = RT ln 2 C1

ECUACIÓN DE NERNST
µ1 = µ2 zF(φ1 − φ 2 ) = RT ln C2 C1
ε= RT C 2 ln...