Eletrofisiologia 3 A. C. Cassola 1
Cargas elétricas em soluções: íons
e-
+
--- +
+
)(
)(
,
ohmsR
SSiemensG
mCfGR
VI
ou
VGI
III
iii
i
ii
i
Em soluções correntes são geradas pelo movimento de íons. Diferenças de potencial elétrico surgem por separação de cargas dos íons
A
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Energia térmica – dimensões microscópicas (átomos, moléculas)
Eletrônica
Vibracional
Rotacional
Translacional
termicaEEE 0
Simulações
Eletrofisiologia 3 A. C. Cassola 3
M
RTc
8
s
m
molkg
x
KmolKJ
cco 3781001.4414.3
2983145.88
3
_
2
nalTranslacio
Etermica
RT2
3
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q
Energia térmica – dimensões macroscópicas
Energia Livre de Gibbs
0S
S: Entropia – medida de
Desordem, aleatoriedade
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Energia Livre de Gibbs
0
STHG
STHGEm processos espontâneos
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Segunda lei: Transformações Espontâneas
Energia Livre de Gibbs
q
32
ADP+P
ATP
w
0 STHGS
SATP GG
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1
2
1
2
ln
ln
c
cRT
n
G
c
cnRTG
Em processos isotérmicos, para gases ideais
Diferença de Potencial Químico
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UNIDADES
Energia
Caloria
cal
erg (CGS) J
Joule J(MKS)
0,239 107 1
cal 1 4,1840 *107 4,1840
1 mmHg 1,316*10-3 atm 1 torr
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Constantes
coule 191069,1 molcouleNF A /96484
GasesR 1,9872
cal/(mol*K)8,314 J/(mol*K)
8,314 VC/(mol*K
)
kBoltzmann
K=R/NA1,381*10-23
J/K
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[Na]=10
[ATP]=4mM
[ADP]=0.001mM
[Pi]=2mM
[Na]=140mM
molkJG
ATP
PADPRTGG
PADPATP
IATP
iHOH
/30
][
]][[ln
250
0
molkJx
xGATP /67
104
)102()10(ln310314.830
3
36
Cálculos para uma célula
Energia livre de reação químicas
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Campos elétricos – forças elétricas
Força elétrica – lei de Coulomb
q
WV
dx
dV
q
f
Campo elétrico
Diferença de potencial elétrico
+-
+
-
221*
r
qqkf
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Constantes Elétricas
Carga e- 1,60*10-19 coul
Faraday F=NA*e-=
96484 coul/mol
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Transporte passivo nas membranas celulares por difusão ou eletrodifusão
- +
1
2ln
0~
c
c
zF
RTV
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VzFc
RT
c
cRT
C
2
1
2
1ln~
ln
Diferença de potencial eletroquímico
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Fluxos de íons, equações de Nernst-Planck e de Planck
dx
dcs
dx
dcDM ss
ds
dx
dcM ss
es
dx
dc
dx
dcDM
MMM
sss
ss
es
dss
Nernst-Planck
Fz
RTD
s
ss
dx
dc
RT
FzD
dx
dcDM s
sssss
dx
dc
RT
Fz
dx
dcDM s
ssss
(Stokes-Einstein) Na condição de equilíbrio Ms=0.
dx
dc
cFz
RT
dx
d
dx
dc
RT
Fz
dx
dc
s
ss
sss
1
0
exs
ics
si c
c
Fz
RTE ln Nernst
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Interações fracas, não-covalentes, entre espécies químicas
0,6kcal/mol
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Van der Waals (Dipolos induzidos)
1 kcal/m
ol
1 kcal/m
ol
Interações fracas....
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Na+ Cl-2,8Å
Interação eletrostática
1-3 kcal/m
ol
1-3 kcal/m
ol
Interações fracas....
Pontes de H
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Soluções aquosas
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Propriedades da molécula da água biologicamente importantes
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Hidrofílicos
Eletrofisiologia 3 A. C. Cassola 22
Hidrofóbicos
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