transporte de solutos a traves de las membranas biologicas
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Transporte de solutos a través de las membranas
biológicas
- En los organismos vivos (al igual que en el resto de la naturaleza) nada ocurre sin energía. (¡OJO!, descarta “caracterización” habitual de T.pasivo y activo).
- Fisicoquímia de solutos en solución: Energía de solutos en solución
Clasificación “clásica”:
1) Transporte pasivo
2) Transporte activo (primario y secundario)
Existen diversas (y engorrosas) clasificaciones de los diferentes tipos de transporte.
Energía potencial química: Epq = R.T. lnC (debe adaptarse para el caso del solvente)
Solutos en soluciones líquidas
Energía potencial eléctrica: Epe = z.F.V
Solutos en soluciones líquidas
Dos tipos de energía: potencial química y eléctrica
La energía libre de Gibbs es energía potencial y por ende “tiende a consumirse”.
Un soluto en equilibrio a ambos lados de una membrana celular, presenta igual energía potencial:
Epti = Epte
Energía potencial total: Ept = Epq + Epe
TRANSPORTE PASIVO: Aquel que se produce a favor de gradiente electroquímico.
Ejemplos: - Difusión simple;
- Electrodifusión;
- Transporte de agua (regido por principios de Ósmosis)
- Difusión a través de transportadores (Ej: GLUT) TRANSPORTE ACTIVO: Aquel que se produce en contra de gradiente electroquímico.
• T.A. primario: Utiliza energía proveniente del metabolismo celular (hidrólisis del ATP). Ej: Bombas de: Na+/K+, de Ca+2, de H+
• T.A. secundario: Utiliza la energía de otra especie que se transporta a favor de gradiente electroquímico (transportes acoplados: cotransporte y contratransporte)
DIFUSIÓN SIMPLE
Ley general del transporte: J/á = - L. dY/dx
dC/dx < 0 J > 0
Gradiente de concentracióndC/dx (fuerza impulsora)
Primera ley de FickJ/á = - D. dC/dxM = - D. dC/dx
C
Situación inicialEpq1 = Epq2
Situación final (en el equilibrio)Epq = cte dC/dx = 0
D = R.T= k / PM.1 2
Difusión simple a través de una membrana celular
Primera ley de FickM = - D. dC/dx
Adaptación de primera ley de Fick:
1) Soluto distribuido homogéneamente en medios intra y extracelulares la menor distancia (dx) es el espesor de la membrana:
2) El término “difusión simple” se reserva para casos en que el soluto atraviesa la fase lipídica. Debe contemplarse la liposolubilidad del soluto.
M = - D. dC/dx
1) M = - D. dC/
2) M = - D. K. dC/
K = Cm/Caq
K > 1: soluto liposoluble K < 1: soluto hidrosoluble
“Permeabilidad”: P = D. K/
3) M = P. dCPrimera ley de Fick
M
dC
P
Cinética lineal
Difusión simple
- Transporte pasivo (espontáneo)
- A favor de gradiente químico
- A través de bicapa lipídica (solutos liposolubles)
- Presenta cinética lineal
Otros transportes pasivos toman otros nombres(difusión simple y transporte pasivo no son sinónimos)
Adaptación para difusión de gases
Los gases difunden por diferencias de presión (dP)
Por ley de Henry: Cgas = S . P dC = S. dP
Sustituyendo en primera ley de Fick original:
J/á = - D. K . dC/
J/á = - D . K. S. dP/
“Desplazamiento cuadrático medio”: < x2 > = 2.D.t
Un desplazamiento igual a 2x implicará: <(2x)2> = 2.D.t < 4.x2 = 4. 2.D.t
(la velocidad aparente de las partículas disminuye notoriamente con el tiempo)
(barrera hemato-gaseosa en pulmón: 5 de espesor)
1) Importancia de la solubilidad (casos CO2 y N2)
Comentarios generales:
2) Difusión simple en biología, eficiente sólo en distanciasmuy pequeñas.
El transporte de solutos polares (hidrosolubles) aún a favor de gradiente electroquímico requiere de algún elemento que “baje la barrera de energía”
NO es Difusión simple
Transporte de glucosa: pasivo (GLUT) y activo (SGLT)
Transporte de glucosa a través de GLUTs
Permite el ingreso de glucosa a favor de gradiente químico
Transporte de glucosa a través de SGLTs(sodium glucose transporters)
Acopla el ingreso activo de glucosa al pasivo de Na+