Transporte De Membranas

Enrique Castro, © 2004
 Química-física del transporte
• Difusión: ley de Fick
• Bioenergética
• Potencial de membrana: ecuación de Nernst
 Clasificación y tipos de transporte
• Distinciones bioenergéticas y cinéticas
(mecanismos)
 Difusión facilitada
• Permeasas: Glut e intercambiador Cl-/HCO3
-
• Canales iónicos: estructura, función y regulación
 ATPasas de membrana: Bombasiónicas
• Estructura y clasificación
• P-ATPasas: mecanismo, ejemplos y funciones
• V-ATPasas
• Transportadores ABC/Mdr1/CFTR
 Mecanismos de transporte acoplado
• Intercambiadores: mecanismo y bioenergética
• Transporte transepitelial: trabajo conjunto
 Transporte mediado por endocitosis
• Clasificación y tipos
• Potocitosis: transporte de folato
• Endocitosis mediada por receptor
•Transcitosis
 Ósmosis y fenómenos osmóticos
• Ley de van't Hoff
• Tonicidad de disoluciones: coeficiente de reflexión
• Equilibrio Gibbs-Donnan
• Regulación del volumen celular
TraEnstsrpucotrutrae d ea nturcalevóésisd ods ey nmucelemóbtidroasnas
Enrique Castro, © 2004
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Agua H2O
Gases O2, CO2,
NO, CO,
N2
polares urea
pequeñas etanol, glicerol
sin carga Ác. AcéticoHidrófobas Ác. grasos
pequeñas Esteroides
polares glucosa
grandes sacarosa
sin carga
iones K+, Na+, Ca2+, Mg2+
Cl-, HCO3
-, H2PO4
-
polares aminoácidos
cargadas glucosa--6-P
ATP, nucleótidos
Permeabilidad de las membranas
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Coeficiente de reparto aceite/agua
Hidrofobicidad
Coeficiente de permeabilidad, cm/h
Permeabilidad
Permeabilidad ∝ hidrofobicidadPermeabilidad e Hidrofobicidad
-12 -10 -8 -6 -4 -2 Log P
Na+
K+
Cl+
glucosa trp
urea
indol
H2O
Coeficiente de permeabilidad, cm/s
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Difusión libre: leyes de Fick
 Difusión: camino al azar (relaciones de Einstein)
 Flujo a través de una frontera: 1º ley de Fick
 Variación temporal: 2ª ley de Fick
Movimiento browniano
〈 x 〉=0
〈 x2〉=2D⋅t
d=2D⋅t
[D]=L2
T
=cm2
sD= coeficiente de difusión
(depende del tamaño)
En tres dimensiones
r=6D⋅t
1
2
c1
c2
dn
dt
⋅1
A
=J=−D⋅dc
dx
, [J ]= M
L2⋅T
= mol
cm2⋅s
dc
dt
=−dJ
dx
=D⋅d2 c
dx2
c x , t =n2
⋅Dt ⋅ e
− x2
4Dt
C
-3 -2 -1 0 1 2 3
X
t=1
t=4
t=16
t=64
Flujo proporcional al
gradiente de concentración
Distribución gausiana
2∙n
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J =−D⋅dcm
dx
= −D⋅
cm
=
ci
m
ci
s ; ci
m=⋅ci
s ; cm=⋅cs
J =−
D⋅

⋅cs
J =−P⋅cs
[P]=L2⋅T−1⋅1
L =cm
s
β=1
β=0.5
β=0.2
β=2
c1
S
c2
S
c1
m
c2
m
δ
0 x δ
Difusión a través de membrana
P=D⋅

Coeficiente de permeabilidad
• Coeficiente de reparto
• Coeficiente de difusión (√Mr)
• Espesor de la membrana
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Energía libre y transporte
equilibrio
G = RT⋅ln[Na+]destino
[Na+]origen
 zF⋅Em
componente
químico
componente
eléctrico
Em=Edestino−Eorigen
R = 8.315 J·mol-1·K-1
(1.987 cal∙mol-1∙K-1)
F = 96480 Cb·mol-1 ( J·mol-1·V-1 )
(23059 cal∙mol-1∙V-1)
1 cal = 4.184 J
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Difusión de iones:
potencial de membrana
NaCl
15 mM
NaCl
150 mM
0
-60 +60
Em= 0 mV
Membrana impermeable Membrana permeable a Na+
Membranapermeable a Cl-
Membrana permeable
a Na+ y Cl-
Em= -59 mV
ΔV= 0 ΔV≠ 0 constante
ΔV≠ 0 constante ΔV≠ 0 transitorio
Em= +59 mV PNa>PCl
NaCl
15 mM
NaCl
150 mM
0
-60 +60
⊖ ⊕
⊖ ⊕
Cl+
NaCl
15 mM
NaCl
150 mM
0
-60 +60
⊕ ⊖
⊕ ⊖
Na+
NaCl
15 mM
NaCl
150 mM
0
-60 +60
Na+
Cl+
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Inicio
Em=0
Potencial de equilibrio
Ecuación de Nernst
Equilibrio
Em=Eeq
R =8.315 J·mol-1·K-1
(1.987 cal∙mol-1∙K-1)
F = 96480 Cb·mol-1 ( J·mol-1·V-1 )
Eeq = - R⋅T
z⋅F ⋅ln [Na+ ]destino
[Na+]origen
G = RT⋅ln [Na+]destino
[Na+]origen
 zF⋅Em
En el equilibrio G = 0 y Em = Eeq
Walther Nernst
1864-1941
Premio Nobel 1920
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• Bioenergética
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