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

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¿ Que ocurre cuando existe una carga eléctrica en la molécula que va a atravesar la membrana ? ¿ Que fuerza dirige ese movimiento ? molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión de Energía libre del proceso debida a una diferencia de concentr ferencia 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 Complut inámica del Transporte de moléculas cargadas ( ione

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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 Presentation

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Page 1: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

¿ 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 )

Page 2: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

[ 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

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++

+

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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

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Page 3: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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++

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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

+

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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.

Page 4: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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++

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¿ 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

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V = - 70 mV

La respuesta es obvia : pasará desde el espacio extracelular hasta el citosol

I+

Page 5: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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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

+

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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

Page 6: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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++

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Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

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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

Page 7: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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++

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Realizado por Dr. A. Martínez-Conde & Dra P. Mayor Dep. Bioquímica y Biología Molecular Fac. Medicina Universidad Complutense de Madrid

+

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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

Page 8: Cuando la molécula está ionizada habrá que considerar además de la carga del ión :

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+

+

++

+

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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

+

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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