Físico-química
1. Energia térmica – movimento caótico. Difusão. Difusão nos sistemas biológicos.
2. Energia livre, potencial químico, potencial eletroquímico.
3. Difusão, eletroforese, eletrodifusão. Conceito de Permeabilidade.
4. Energia das interações não covalentes, ponte salina, ponte de hidrogênio, Van der Waals
4. A molécula da água 1. Propriedades coligativas. Pressão osmótica (osmolaridade).
Equilíbrio de Donnan
D IF U S Ã ODa Teoria Cinética dos Gases
M
RTc
8
s
m
molkg
x
KmolKJ
cco 3781001.4414.3
2983145.88
3
_
2
c
J
scm
molJ
JPP
2
21 0
http://pb010.anes.ucla.edu/
simulaçoes - Bezanilla
Unidades, Constantes• 1 J = 10 -7 erg = 0,239 cal
• 1 mmHg = 1.316 * 10-3 atm = 1torr
• Constantes
• R = 8,314 J/mol*K= 1,9872 cal/ mol*.K = 82,054 cm3. atm / mol*K
D IF U S Ã O
Da Termodinâmica Clássica
Primeira lei: Conservação da Energia
Energia interna
wqUUU fi
EntalpiapVUH
T
HS
WkS
S
ln
0
TSpVUTSHG Energia Livre de Gibbs
0
0
0
G
S
U
Segunda lei: Transformações Espontâneas
Entropia
1
2
1
2
ln
ln
c
cRT
n
G
c
cnRTG
Em processos isotérmicos, para gases ideais
Potencial químico
Campos elétricos – forças elétricas
Força elétrica – lei de Coulomb
q
WV
dx
dV
q
F
Campo elétrico
Diferença de potencial elétrico
+-
+
-
221
rk
qqf
molcouleNF
coulq
mN
coulk
A /96484
1069,1
1085,8
19
2
212
[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
Transporte de Substâncias nas soluções
Convecção: Movimento da solução, em volume, promovido por diferença de pressão osmótica ou hidrostática.
Difusao: Transferência da matéria a favor da diferença de concentração, devida ao movimento caótico (movimento
térmico) das moléculas
Eletroforese (condução elétrica): movimento de espécies carregadas em um campo elétrico
Eletrodifusão na membrana celular plasmática: fenômenos de excitabilidade
Potenciais de Difusão – Diferença de Potencial Eletroquímico – Equação de Nernst
VFzc
cTR
1
2ln 1
2ln
0
c
cRTV
+
Simulações - Bezanilla
http://pb010.anes.ucla.edu/
Difusão e Permeabilidade em membranas
l
cADJ
m
ss
icmic cc
cic
cec
As rN
RTD
6
l
DP
cPJl
cADJ
ss
ss
ss
Equação de Fick
s
cmP
cec
cic
icmic cc
Vec
Vic
Eletrodifusão
simulação
Interações não-covalentes entre espécies químicas
Van der Waals (Dipolos induzidos)
1 kcal/m
ol
1 kcal/m
ol
0,6kcal/mol
Na+ Cl-2,8Å
Interação eletrostática
Pontes de H
3-7kcal/m
ol
3-7kcal/m
ol
Propriedades da molécula da água biologicamente importantes
Hidrofílicos
Hidrofóbicos
Macromoléculas: Pressão coloidosmótica, Equilíbrio de Donnan
Pressão osmótica = Posm = RTCosm
Pressão coloidosmótica = : (macromoléculas)
Ph
Posm
Equilíbrio de Donnan
1 2
M- =X
A+=X+Y
B-=Y
A+=Y
B-=Y
1 2
M- =X
A+=X+Y-C
B-=Y-C
A+=Y+C
B-=Y+C
+-
No equilíbrio
1
2
2
1
2
1
2
1 lnln
A
A
B
B
A
ART
B
BRTV
Para
X=10, Y=100 (iniciais)
C=4.8
X=10, A1=115,2; B1=95,2
A2=104,8; B2= 104,8
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