transporte de solutos a traves de las membranas biologicas

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  • 1. Transporte de solutos a través de las membranas biológicas
  • 2. - 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”:
    • Transporte pasivo
    • Transporte activo (primario y secundario)
    Existen diversas (y engorrosas) clasificaciones de los diferentes tipos de transporte.
  • 3. 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: Ept i = Ept e Energía potencial total: Ept = Epq + Epe
  • 4. 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)
  • 5. DIFUSIÓN SIMPLE Ley general del transporte: J/á = - L. dY/dx dC/dx < 0 J > 0 Gradiente de concentración dC/dx (fuerza impulsora) Primera ley de Fick J/á = - D. dC/dx M = - D. dC/dx C
  • 6. Situación inicial Epq 1 = Epq 2 Situación final (en el equilibrio) Epq = cte dC/dx = 0 D = R.T   = k / PM.  1 2
  • 7. Difusión simple a través de una membrana celular Primera ley de Fick M = - 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.
  • 8. 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/  Cinética lineal  3) M = P. dC Primera ley de Fick M dC P
  • 9. 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)
  • 10. Adaptación para difusión de gases Los gases difunden por diferencias de presión (dP) Por ley de Henry: C gas = S . P dC = S. dP Sustituyendo en primera ley de Fick original: J/á = - D. K . dC/  J/á = - D . K. S. dP/ 
  • 11. “ Desplazamiento cuadrático medio”: < x 2 > = 2.D.t Un desplazamiento igual a 2x implicará: <(2 x) 2 > = 2.D.t < 4. x 2 = 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 distancias muy pequeñas.
  • 12. 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
  • 13. 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
  • 14. Transporte de glucosa a través de SGLTs (sodium glucose transporters) Acopla el ingreso activo de glucosa al pasivo de Na +
  • 15.