es la explicacion de como se aplica en una formula o por difuison se determina el flujo o potencia de una biomembrana

1. BIOFISICA
Fuerzas físico-qquuíímmiiccaass qquuee iinntteerrvviieenneenn
eenn llooss pprroocceessooss ddee llaa ddiiffuussiióónn ssiimmppllee

2. LLaa DDiiffuussiióónn
 EEss uunn pprroocceessoo nneettaammeennttee ffííssiiccoo..
 EEss eell mmoovviimmiieennttoo ccoonnttiinnuuoo ddee
mmoollééccuullaass yy iioonneess eenn mmeeddiiooss
ggaasseeoossooss oo llííqquuiiddooss..
 TTiieennee uunn bbaassaammeennttoo ffííssiiccoo eenn uunnaa
sseenncciillllaa tteeoorrííaa cciinnééttiiccoo--mmoolleeccuullaarr..

3. DDiiffuussiióónn ddee uunnaa mmoollééccuullaa

4. MMoovviimmiieennttoo ddiiffuussiivvoo
 LLaa ddiiffuussiióónn eess llaa ccoonnsseeccuueenncciiaa ddiirreeccttaa ddeell
mmoovviimmiieennttoo ttéérrmmiiccoo yy pprroobbaabbiillííssttiiccoo ((aall aazzaarr)) ddee llaass
mmoollééccuullaass yy iioonneess eenn ssoolluucciióónn..
 LLaa mmoollééccuullaa aall mmoovveerrssee ppoorr ssuu eenneerrggííaa tteerrmmaall,,
ccoolliissiioonnaa eenn ssuu ttrraayyeeccttoorriiaa ccoonn oottrraa mmoollééccuullaa qquuee
ttaammbbiiéénn eessttáá ddiiffuunnddiieennddoo..
 RReessuullttaaddoo ddee llaa ccoolliissiióónn,, llaa mmoollééccuullaa ccaammbbiiaarráá ddee
ddiirreecccciióónn aall aazzaarr yy ssee mmoovveerráá eenn oottrrooss sseennttiiddoo,, yy
aassíí,, ssuucceessiivvaammeennttee..

5. MMoovviimmiieennttoo ddiiffuussiivvoo::
MMoovviimmiieennttoo BBrroowwnniiaannoo
 EEss eell mmoovviimmiieennttoo qquuee lllleevvaa aa ccaabboo uunnaa
ppaarrttííccuullaa mmuuyy ppeeqquueeññaa qquuee eessttáá iinnmmeerrssaa eenn
uunn fflluuiiddoo..
 SSee ccaarraacctteerriizzaa ppoorr sseerr ccoonnttiinnuuoo yy mmuuyy
iirrrreegguullaarr..
 LLaa ttrraayyeeccttoorriiaa qquuee ssiigguuee llaa ppaarrttííccuullaa eess eenn
zziiggzzaagg..

6. MMoovviimmiieennttoo ddiiffuussiivvoo
 LLuueeggoo ddee uunn nnúúmmeerroo ssiiggnniiffiiccaattiivvoo ddee ccoolliissiioonneess,, llaa
mmoollééccuullaa ssee hhaallllaarráá aa uunnaa ddiissttaanncciiaa ((SS)) ddeell ppuunnttoo oorriiggiinnaall
ddee ppaarrttiiddaa ((ppuunnttoo 00))..

7. MMoovviimmiieennttoo ddiiffuussiivvoo
 PPoorr aannáálliissiiss eessttaaddííssttiiccoo,, lluueeggoo ddee ((NN))
ccoolliissiioonneess,, llaa ddiissttaanncciiaa ddee llaa mmoollééccuullaa ddeell
ppuunnttoo ddee ppaarrttiiddaa eess eenn pprroommeeddiioo::
SS == LL Ö NN
L: promedio de movilidad libre de la molécula,
depende a su vez del tamaño de la molécula
y de la viscosidad del medio.
 LLaa vveelloocciiddaadd ddee uunnaa mmoollééccuullaa ddeeppeennddee aa ssuu
vveezz ddee llaa tteemmppeerraattuurraa ddeell mmeeddiioo yy ddee ssuu
mmaassaa..

8. MMoovviimmiieennttoo ddiiffuussiivvoo ((TTiippss))
 LLooss ggaasseess eessttáánn mmeennooss ddeennssaammeennttee
eemmppaaqquueettaaddooss qquuee llooss llííqquuiiddooss;; aa ccoonnsseeccuueenncciiaa
ddee eelllloo,,
 EEnn llooss ggaasseess eell pprroommeeddiioo ddeell vvaalloorr ddee mmoovviilliiddaadd
lliibbrree ddee uunnaa mmoollééccuullaa eess mmaayyoorr yy eell ttiieemmppoo ddee
ddiiffuussiióónn eess mmááss ccoorrttoo..
 PPoorr lloo ttaannttoo,, llooss ggaasseess ddiiffuunnddeenn mmááss
rrááppiiddaammeennttee qquuee llooss llííqquuiiddooss..

9. ¿Cómo ddeemmoossttrraarr llaa ddiiffuussiióónn??
¡El colorante agregado, difundirá de la zona de mayor
concentración a la de menor concentración! ..hasta que se
igualen las concentraciones en todas partes…

10. ¿Cómo ddeemmoossttrraarr llaa ddiiffuussiióónn??

11. ¿De qquuéé ddeeppeennddee llaa ddiiffuussiióónn??
 LLaa vveelloocciiddaadd ddeeppeennddeerráá ddee::
11.. LLaa eenneerrggííaa cciinnééttiiccaa ((qquuee aa ssuu vveezz,, ddeeppeennddee ddee llaa
tteemmppeerraattuurraa))..
22.. EEll ggrraaddiieennttee ddee ccoonncceennttrraacciióónn..
33.. EEll ttaammaaññoo ddee llaass mmoollééccuullaass..
44.. LLaa ssoolluubbiilliiddaadd ddee llaass mmoollééccuullaass eenn llaa ppoorrcciióónn
hhiiddrrooffóóbbiiccaa ddee llaa bbiiccaappaa lliippííddiiccaa ddee llaa mmeemmbbrraannaa
ppllaassmmááttiiccaa..

12. Transporte ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn

13. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
Región 1
Región 2
0
C1
C2
X=0 X=DX

14. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 SSee ppuueeddee ccaallccuullaarr aa ppaarrttiirr ddee llaa ssuuppoossiicciióónn
aanntteerriioorr,, eell nnúúmmeerroo ddee mmoollééccuullaass ttrraannssppoorrttaaddaass
ppoorr ddiiffuussiióónn ddee uunnaa rreeggiióónn aa oottrraa..
 VVeelloocciiddaadd ddee ddiiffuussiióónn ((VVdd)) eess llaa vveelloocciiddaadd pprroommeeddiioo ddee
ddiiffuussiióónn ddeessddee eell ssiittiioo ((XX==00)) hhaassttaa eell ssiittiioo ((XX==DXX))..
 LLaa vveelloocciiddaadd ssee ddeedduuccee ddee llaa ddiissttaanncciiaa ((DXX)) ddiivviiddiiddaa ppoorr
eell ttiieemmppoo pprroommeeddiioo ddee ddiiffuussiióónn ((tt));; eess ddeecciirr::
VVdd == DXX // tt

15. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 CCoonnssiiddeerraannddoo qquuee:: SS == LL Ö NN VVdd == Dxx // tt
tt == ((Dxx))22 // LLvv
vv:: vveelloocciiddaadd tteerrmmaall pprroommeeddiioo ddee uunnaa ppaarrttííccuullaa,, qquueeddaa qquuee::
VVdd == Dxx
((Dxx))22 // LLvv
VVdd == LLvv // Dxx
YY aaqquuíí,, yyaa ppooddeemmooss iinnttrroodduucciirr eell ccoonncceeppttoo ddee FFLLUUJJOO

16. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 EEll nnúúmmeerroo ddee mmoollééccuullaass ddee ssoolluuttoo ((JJ)) aarrrriibbaannddoo ppoorr
sseegguunnddoo ddeessddee llaa ((RR11)) ccoonn ccoonncceennttrraacciióónn ((11)) aa llaa
((RR22)) ccoonn ccoonncceennttrraacciióónn ((22)) eess::
VVdd xx CC11 xx AA
JJ11 ==
22
AA:: áárreeaa
ffaaccttoorr 22 ddeell ddeennoommiinnaaddoorr:: ppoorr eell hheecchhoo qquuee llaass mmoollééccuullaass eessttáánn
ddiiffuunnddiieennddoo hhaacciiaa yy ddeessddee llaa rreeggiióónn 22..
JJ == FFLLUUJJOO

17. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 EEll FFlluujjoo ((JJ)) vvaa aa ddeetteerrmmiinnaarr llaa
ccaannttiiddaadd ddee ppaarrttííccuullaass qquuee ssee
mmoovviilliizzaann eenn uunnaa ddeetteerrmmiinnaaddaa
ddiirreecccciióónn,,
 eexxpprreessaaddaa eenn mmoolleess ddee ssoolluuttoo qquuee
aattrraavviieessaann llaa uunniiddaadd ddee sseecccciióónn ((AA))
eenn llaa uunniiddaadd ddee ttiieemmppoo ((tt))..

18. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
Región 1
Región 2
0
C1
C2
X=0 X=Dx

19. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 PPeerroo aall mmiissmmoo ttiieemmppoo,, llaass mmoollééccuullaass vvaann aa
ccoommeennzzaarr aa ddiiffuunnddiirr ddee llaa rreeggiióónn ((22)) aa llaa rreeggiióónn ((11))
ppaarraa eeqquuiilliibbrraarr llaass ccoonncceennttrraacciioonneess,, yy aassíí::
JJ22 == FFlluujjoo ddee ((22)) aa ((11))
VVdd xx CC22 xx AA
JJ22 ==
22
AA:: áárreeaa
ffaaccttoorr 22 ddeell ddeennoommiinnaaddoorr:: ppoorr eell hheecchhoo qquuee llaass mmoollééccuullaass
eessttáánn ddiiffuunnddiieennddoo hhaacciiaa yy ddeessddee llaa rreeggiióónn 11..

20. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
Región 1
Región 2
0
Flujo
Unidireccional
Flujo
Bi-Direccional

21. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 SSee ppuueeddee ddeedduucciirr aahhoorraa eell FFLLUUJJOO NNEETTOO ((JJnneettoo))::
EEll ((JJnneettoo)) sseerráá llaa ddiiffeerreenncciiaa eennttrree aammbbooss fflluujjooss
ppaarrcciiaalleess::
VVdd xx AA XX ((CC11 –– CC22))
JJnn == JJ11 –– JJ22 ==
22

22. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 EEssttaa ccaannttiiddaadd ddee fflluujjoo nneettoo eexxpprreessaa llaa ccaannttiiddaadd ddee ppaarrttííccuullaass
qquuee ssee ddeessppllaazzaann ddeell llaaddoo ((11)) hhaacciiaa eell llaaddoo ((22)) ddeell ssiisstteemmaa..
 EEnn eell pprriimmeerr ssiisstteemmaa rreepprreesseennttaaddoo ((RR11)),, eell fflluujjoo nneettoo eess iigguuaall
aa cceerroo..
 PPeerroo eenn eell sseegguunnddoo ssiisstteemmaa ((RR22)),, yy ddeebbiiddoo aa eessaa ddiiffeerreenncciiaa
ddee ccoonncceennttrraacciióónn,, eell fflluujjoo nneettoo aaddqquuiieerree uunn vvaalloorr ddiissttiinnttoo ddee
cceerroo..
 CCuuaannddoo eell ssiisstteemmaa aaddqquuiieerraa llaa ccoonnddiicciióónn ddee eeqquuiilliibbrriioo,, llaass
ccoonncceennttrraacciioonneess ssee iigguuaallaann eennttrree llooss ddooss ccoommppaarrttiimmiieennttooss,, yy
aahhíí ssee ddeettiieennee eell fflluujjoo nneettoo ddee ssoolluuttoo..

23. TTrraannssppoorrttee ddee mmoollééccuullaass ppoorr
ddiiffuussiióónn
 CCoommoo ddeedduucccciióónn llóóggiiccaa ppooddeemmooss sseeññaallaarr qquuee
ppaarraa qquuee eexxiissttaa uunn fflluujjoo nneettoo eennttrree ddooss ppuunnttooss ddee
uunn ssiisstteemmaa eess nneecceessaarriioo mmaanntteenneerr uunnaa ddiiffeerreenncciiaa
ddee ccoonncceennttrraacciióónn..
 EEnnttoonncceess,, eessee fflluujjoo ddeessoorrddeennaaddoo,, aall aazzaarr,,
oobbsseerrvvaaddoo eenn eell pprriimmeerr eessqquueemmaa ssee ccoonnvviieerrttee eenn
fflluujjoo ddiirreecccciioonnaall,, ddeebbiiddoo aa eessaa ddiiffeerreenncciiaa ddee
ccoonncceennttrraacciióónn,, yy eess eell fflluujjoo nneettoo..

24. DDeedduucccciióónn LLeeyy ddee FFiicckk
 EEnn llaa ffóórrmmuullaa ddee fflluujjoo nneettoo ((JJnn)) ssee ssuussttiittuuyyee ((VVdd)) ppoorr::
 VVdd == LLvv // Dxx
LLvv AA ((CC11 –– CC22))
JJnn ==
22 Dxx
 Se asume que las velocidades (v) de las moléculas son uniformes en
ambas regiones.
 El flujo neto depende obviamente de la diferencia de concentración de
partículas o moléculas difusibles entre las dos regiones.
 El flujo neto se incrementa con el aumento de la temperatura
(aumenta velocidad termal de las partículas), y decrece con la
distancia entre las dos regiones.

25. DDeedduucccciióónn LLeeyy ddee FFiicckk
 Re-escribiedo la ecuación anterior de (Jn) queda:
HHaacciieennddoo aall ttéérrmmiinnoo ((LLvv//22)) == KKdd == ccooeeffiicciieennttee ddee
ddiiffuussiióónn
JJnn == KKdd.. AA ((CC11--CC22))
DD
Dx se convierte en D (distancia)
L: promedio de movilidad libre de la molécula, depende a su vez
del tamaño de la molécula y de la viscosidad del medio.
Los coeficientes de difusión (Kd) de la mayoría de las moléculas
biológicamente importantes oscilan entre 10-7 y 10-5 cm2/s

26. CCooeeffiicciieenntteess ddee ddiiffuussiióónn ((KKdd))
 CCooeeffiicciieenntteess ddee ddiiffuussiióónn ((KKdd)) ddee aallgguunnaass ssuussttaanncciiaass yy mmoollééccuullaass oorrggáánniiccaass
SSuussttaanncciiaa PPeessoo mmoolleeccuullaarr KKdd ((xx1100--55)) ((ccmm22//sseegg))
 AAgguuaa 1188 22,,11
 UUrreeaa 6600 11,,22
 GGlluuccoossaa 118800 00,,66
 IInnssuulliinnaa 1122..000000 00,,1155
 MMiioogglloobbiinnaa 1177..550000 00,,1111
 HHeemmoogglloobbiinnaa 6688..000000 00,,006633
AA mmaayyoorr mmaassaa mmoolleeccuullaarr ddee llaa ppaarrttííccuullaa ddeell ssoolluuttoo,, mmeennoorr sseerráá llaa KKdd,, yy
ppoorr lloo ttaannttoo,, mmeennoorr sseerráá llaa ccaannttiiddaadd ddee fflluujjoo ((JJ))

27. DDiiffuussiióónn aa ttrraavvééss ddee
mmeemmbbrraannaass bbiioollóóggiiccaass
 EEll fflluujjoo nneettoo ddee mmoollééccuullaass ((JJ)) fflluuyyeennddoo aa ttrraavvééss ddee llaa
mmeemmbbrraannaa eessttáá ddaaddoo eenn ttéérrmmiinnooss ddeell ccooeeffiicciieennttee ddee
ppeerrmmeeaabbiilliiddaadd ddee llaa mmeemmbbrraannaa ((PP))::
JJ == PP.. AA.. ((CC11 –– CC22))
P: incluye el coeficiente de difusión y el espesor de la membrana.
P: depende del tipo de membrana y de la molécula que difunde.
 LLaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ppeerrmmeeaabbiilliiddaadd ddee llaass mmoollééccuullaass
ddiiffuussiivvaass ppeerrmmiittee aa llaass ccéélluullaass mmaanntteenneerr uunnaa
ccoommppoossiicciióónn aa llaa ddeell mmeeddiioo eexxttrraacceelluullaarr

28. TTrraannssppoorrttee mmaassiivvoo oo ppoorr
aarrrraassttrree
 CCoommppeennssaa llaa ddiiffiiccuullttaadd ddeell pprroocceessoo ddiiffuussiioonnaall ppaarraa
ttrraannssppoorrttaarr ssuussttaanncciiaass aa llaarrggaass ddiissttaanncciiaass..
 EEnn eell ttrraannssppoorrttee mmaassiivvoo ccuuaannddoo eell ssoolluuttoo ssee mmuueevvee eenn uunn
sseennttiiddoo,, eess ppoorrqquuee eell ssoollvveennttee ttaammbbiiéénn lloo hhaa hheecchhoo eenn eessee
mmiissmmoo sseennttiiddoo..
EEll mmoovviimmiieennttoo ddeell ssoollvveennttee aarrrraassttrraa ccoonnssiiggoo llaass
ppaarrttííccuullaass ddee ssoolluuttoo..
EEssttee pprroocceessoo ssii eess eeffeeccttiivvoo aa ggrraannddeess ddiissttaanncciiaass..
 EEjjeemmppllooss::
SSiisstteemmaa cciirrccuullaattoorriioo yy SSiisstteemmaa rreessppiirraattoorriioo..

29. SSiisstteemmaa RReessppiirraattoorriioo
En reposo, un adulto de 70 Kg. requiere unas
70 Cal. de energía/hora, lo que implica un
consumo de oxígeno de cerca de 14,5 litros de
oxígeno/hora, o sea, unas 1020 moléculas por
segundo.
Sólo menos del 1% puede difundir a través de
la piel.
En la membrana alveolo-capilar pulmonar el
oxígeno se intercambia por difusión con la
sangre y el aire que penetra.
También difunde CO2.

30. SSiisstteemmaa RReessppiirraattoorriioo
Los dos pulmones contienen cerca de 300
millones de alveolos con diámetro entre 0,1 y
0,3 mm c/u.
El área alveolar total es cerca de 100 m2, o
sea, 50 veces mayor que el área total de la
superficie de la piel.
El espesor de la membrana es de unos 4 x 10-
5 cm.
El intercambio de esta forma es, rápido.
El oxígeno viaja disuelto en el aire que
respiramos, y viaja desde las fosas nasales
hasta los alveolos pulmonares gracias al
transporte masivo.

31. SSiisstteemmaa CCiirrccuullaattoorriioo
Con la sangre que circula por todo nuestro
organismo, sucede algo similar al sistema
respiratorio.
Todas las sustancias viajan disueltas en
ella y logran llegar hasta el tejido más
apartado del cuerpo humano, hasta la
célula más recóndita, suministrando los
nutrientes necesarios, oxígeno y
eliminando sustancias de desecho,
productos del metabolismo celular.

32. CCaassoo eessppeecciiaall ddee ddiiffuussiióónn::
ddiiffuussiióónn yy lleenntteess ddee ccoonnttaaccttoo
 LLaa ccóórrnneeaa ((llaa ccaappaa ssuuppeerrffiicciiaall qquuee ccuubbrree aall oojjoo)) nnoo ccoonnttiieennee vvaassooss
ssaanngguuíínneeooss ((ppoorr eessoo eess ttrraannssppaarreennttee))..
 LLaass ccéélluullaass ccoorrnnééaalleess rreecciibbeenn ooxxííggeennoo ppoorr ddiiffuussiióónn ddeessddee llaa ccaappaa
ssuuppeerrffiicciiaall ddee fflluuiiddoo llaaggrriimmaall,, eell ccuuaall eess rriiccoo eenn ooxxííggeennoo..
 EEssttoo eexxpplliiccaa eell ppoorr qquuéé nnoo ddeebbeenn uussaarrssee lleenntteess ddee ccoonnttaaccttoo ppaarraa
ddoorrmmiirr..
 EEssttooss lleenntteess qquuee ssee ffiijjaann ssoobbrree llaa ccóórrnneeaa iimmppiiddeenn qquuee eell ppaarrppaaddeeoo
hhuummeeddeezzccaa llaass ccéélluullaass sseeññaallaaddaass,, yy aall ddoorrmmiirr nnoo ssee ppaarrppaaddeeaa yy llaa
ccóórrnneeaa ssee pprriivvaa ddee ooxxííggeennoo,, qquuee ppuueeddee rreessuullttaarr eenn ppéérrddiiddaa ddee llaa
ttrraannssppaarreenncciiaa ddee llaa ccóórrnneeaa..

33. FFIINN
EELL AARRTTEE TTEERRMMIINNAA EENN EELL
MMOOMMEENNTTOO EENN QQUUEE CCEESSAAMMOOSS
DDEE PPRREEGGUUNNTTAARR
gracias