Bioenergetica y transporte de membrana

Bioenergética y transporte a través de membrana
Mecanismos de Transporte
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Mecanismos de Transporte
Partículas hidrofílicas, como los iones, tienen una baja probabilidad de pasar
directamente por la bicapa lipídica, por lo que se necesitan estructuras
proteicas especiales para proporcionar un paso rápido de iones por la
membrana.
Transporte Pasivo: Canales Iónicos
(Los estudiará más adelante...)
Son proteínas de membrana que conducen iones a enormes velocidades (hasta 100
millones de iones por segundo). El flujo de iones resultantes produce variaciones
del potencial de membrana.
Canales dependientes de segundos mensajeros
Sensor remoto
Canales dependientes de ligando extracelular
Sensor intrínseco
Canales dependientes de voltaje
Sensor intrínseco
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Transporte Activo
El transporte activo permite movilizar iones en contra de su gradiente electroquímico
para lograr esto necesita obtener energía de otros procesos.
Transporte primario: Se define como transporte primario al
transporte que usa directamente el ATP como fuente de energía
para mover iones en contra de su gradiente (ejemplo la bomba
de sodio)
Transporte secundario: El transporte secundario utiliza como
fuente de energía el gradiente electroquímico de otro ion
(generalmente el sodio) para mover otros iones en contra de su
gradiente (ejemplo el intercambiador sodio-calcio)
Sin importar el mecanismo de transporte, siempre la energía libre de Gibbs
final será menor que la inicial, es decir, siempre se cumple que
∆Gtransporte < 0
∆Gtransporte = ∆Geléctrico + ∆Gquímico
A las energías libres de Gibbs (G) involucradas en procesos de trasporte,
también se les conoce como potencial (U)”:
∆U electroquímico = ∆U eléctrico + ∆U químico
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Gquímico = RT ln[concentración molar del ion o molécula]
Ejemplo:
Na +
Nai+ → Nao+
∆GNai → Nao = ∆Geléctrico + ∆Gquímico
[ Nai+ ] = 10mM
U Nai = RT ln[ Nai+ ]
[ Nao+ ] = 144mM
U Nao = RT ln[ Nao+ ]
∆Gquímico
[ Nao+ ]
= RT ln
=
[ Nai+ ]
= 6875
J
mol
∆Geléctrico = zF (Vo − Vi )
= 1061
J
mol
z = 1 (Valencia del ion)
F = " Constante de Faraday"
Vo − Vi = 11mV (Diferencia de potencial entre el exterior y el interior)
Entonces:
Por ahora, no se
preocupe por este
cálculo...
∆GNai → Nao = ∆Geléctrico + ∆Gquímico
J
J
+ 6875
mol
mol
kJ
= 7,9
mol
∆GNai → Nao = 1061
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Bomba de Sodio
Recordemos que para que un proceso se realice espontáneamente , es necesario
que la energía de Gibbs inicial sea mayor que la final. Veamos el caso de la
bomba de sodio:
Nai+ → Nao+
∆GNai → Nao = 7,9
kJ
mol
K i+ → K o+
∆GKi → K o = − 7,5
kJ
mol
2 Nai+ + 3K o+ → 2 Nao+ + 3K i+
∆G2 Na / 3 K = ¿?
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3 Nai+ + 2 K o+ → 3 Nao+ + 2 K i+
∆G3 Na / 2 K = 3∆G Nai → Nao − 2∆GKi →K o
= 38,7
kJ
mol
¿Cuántas moléculas de ATP necesito hidrolizar y acoplar al
proceso de intercambio para que este proceso ocurra?
ATP →
ADP + Pi
∆G ATP → ADP + Pi = − 61,9
kJ
mol
3Nai+ + 2 K o+ + ATP → 3Nao+ + 2 K i+ + ADP + Pi
∆G = ∆G3 Na / 2 K + ∆G ATP =
= 38,7
kJ
kJ
kJ
+ ( − 61,9)
= − 23,2
mol
mol
mol
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Energía de Transporte:Ejercicio
En una célula el “costo energético” para
transportar un mol de ion calcio es 21,7kJ.
¿Puede existir el transporte de la figura?
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