Procesos de transporte

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interaccion con el agua 0 IIpidos, conformacion e interaccion con otras macromoleculas) y por ende- sobre sus funciones? Por otro lado, [de que manera la presencia en 105 medios celulares de macromoleculas cargadas puede afectar el estado de 105 iones pequefios dentro del citosol u otros compartimentos celulares? Y lcuales pueden ser las implicaciones biologicas de dichas interacciones? Evidentemente estas preguntas no son faciles, debido a la extrema complejidad estructural y de composicion de las celulas. Las actividades ionicas intracelulares, medidas por medio de varios metodos como microelectrodos especificos, sondas fluorescentes 0 por resonancia magnetica nuclear, muestran que son en general menores que las concentraciones. De la misma manera, el estado fisico del agua que se encuentra en contacto con estructuras de membranas 0 con proteinas es diferente al del agua pura. Todo esto muestra que el contenido celular, asi como las estructuras extracitoplasmicas, como las paredes pectocelulosicas de 105 vegetales, no pueden ser tratadas bajo ningun caso como soluciones acuosas ideales. Las interacciones ionicas que participan en coeficientes de actividad son muy complejas y van desde aquellas muy difusas (como en las atmosferas ionicas) hasta verdaderos enlaces quimicos (quelacion y formacion de complejos), pasando por toda c1ase de intermediarios y variantes. Nosostros no podremos tratar estas interacciones con detalle, solo recordaremos la importancia de 105 principios fisicoquimicos de estasinteracciones, como 10 son la condensacion de iones sobre superficies lineales y la formacion de capas de iones sobre superficies cargadas, las cuales se hallan lejos de ser poco importantes en el funcionamiento celular. La realidad biologica es muy compleja y en ella no solo intervienen pequefios iones inorganicos u organicos, muy moviles y con valencias de 1, 2 Y rara vez de 3, sino tambien poliiones, muy poco 0 nada difusibles portando una distribucion de cargas (acidos pectinicos de las paredes celulares, membranas celulares, proteinas, acidos nucleicos, etcetera). Los poliiones no solo lIevan un solo tipo de carga, sino que pueden ser zwitterions (aminoacidos) o anfolitas (proteinas) lIevando tanto cargas positivas como negativas. Un concepto basico para entender las interacciones ion-poliion es la fuerza ionica. La fuerza ionica de una solucion salina se define por la siguiente ecuacion: 1 2 I =-I. C(z.) 2 " donde C es la concentracion molar de cada ion y Zj es su valencia. La fuerza ionica sera, entonces, 0.5 de la suma de 105 productos de la concentracion molar de cada ion por sus ,rrespectivasvalencias. Consideremos primero el caso en don de nada mas existe un solo electrolito del tipo 1-1 en la solucion, por ejemplo el KCI. En este caso, la valencia del cation es +1 Y la valencia del anion es - 1. De donde tendremos
Como se puede apreciar en la ecuacion anterior, para una sal del tipo 1-1, la fuerza ionica de la solucion sera simplemente igual a la concentracion molar de la sa!. Evidentemente, las soluciones biologicas son mezclas de sales y en muchos casos constituyen mezclas muy complejas. Ejemplo 9.2 Calcular la fuerza ionica de una solucion que contiene: KCl1 00 mM; Na2504 10 mM y KN03 1 mM. KCI y KN03 son electrolitos del tipo 1-1 y Na2S04 es un electrolito del tipo 1-2. 1=+ (znK] + z~a[Na] + Z2:1[CI] + Z~O.[504] + Z~03 [N03]) [K] = 100 mM + 1 mM = 101 x 10-3 M [Na] = 2 (10 mM) = 20 x 10-3 M [CI] = 100 mM = 100 x 10-3 M [N03] = 1 mM = 1 x 10-3 M [504] = 10 mM = lax 10-3 M 5i realizamos la suma de las concentraciones molares, encontraremos que el valor es de 111 mM. De este modo, en general, el valor de la fuerza ionica de una solucion no es igual a la suma de las concentraciones molares de las sales presentes en dicha solucion. 9.1 Calcular el cambio de energia libre ocurrido durante el transporte de un mol de sacarosa de una region con una concentracion de 0.001 M a otra conteniendo 1 M de sacarosa. 9.2 Determinar el cambio de energia libre de Gibbs cuando se transporta un mol de Na+ a traves de una membrana desde el interior, en donde la concentracion de sodio es de 1 mM, hacia el exterior en donde la concentracion es de 100 mM. La temperatura es de 37°C. a) En ausencia de un potencial electrico. b) En oposicion a un potencial de membrana de 70 mY. En cada caso, determinar si la hidrolisis de un mol de ATP resulta suficiente para suministrar la energia para el transporte del ion (~G de la hidrolisis del ATP = -50 KJ/mol).
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