POTENCIAL DE MEMBRANA

POTENCIAL QUÍMICO.

El potencial químico de un sistema termodinámico es el cambio de energía que experimentaría el sistema si fuera introducida en éste una partícula adicional, con la entropía y el volumen mantenidos constantes. Si un sistema contiene más de una especie de partículas, hay un potencial químico diferente asociado a cada especie, definido como el cambio en energía cuando el número de partículas de esa especie se incrementa en una unidad. El potencial químico es un parámetro fundamental en termodinámica y se asocia a la cantidad de materia.

El potencial químico es particularmente importante cuando se estudian sistemas de partículas que reaccionan. Consideremos el caso más simple de dos especies, donde una partícula de la especie 1 puede transformarse en una partícula de la especie 2 y viceversa. Un ejemplo de un sistema de esta clase sería una mezcla supersaturada de agua líquida (especie 1) y vapor de agua (especie 2). Si el sistema está en equilibrio, los potenciales químicos de las dos especies deben ser iguales. De lo contrario, cualquier incremento en un potencial químico produciría emisión neta e irreversible de energía del sistema en forma de calor cuando esa especie con el potencial incrementado se transformara en la otra especie, o una ganancia neta de energía (de nuevo en forma de calor) si tuviera lugar la transformación reversible. En las reacciones químicas, las condiciones de equilibrio son generalmente más complicadas ya que intervienen más de dos especies. En este caso, la relación entre los potenciales químicos en el equilibrio viene dada por la ley de acción de las masas.

Puesto que el potencial químico es una cantidad termodinámica, es definido independientemente del comportamiento microscópico del sistema, es decir, de las propiedades de las partículas que lo constituyen.

POTENCILA DE DIFUSIÓN.

Los Potenciales de Membrana son cambios rápidos de polaridad a ambos lados de la membrana de menos de 1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se habla del "Potencial de Difusión", dicho potencial esta generado por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.

1. Potencial de Nernst

El potencial de Nernst esta definido como el nivel de potencial de difusión a través de una membrana que se opone directamente a la difusión neta de un ión en particular a través de la misma. Dicho potencial está en el interior de la membrana y se asume que el LEC se mantiene en un potencial de cero y si la temperatura corporal es la adecuada (aproximadamente 37 °C).

Ejemplo: Tomando el caso del Na+, se sabe que este ión es más abundante en el LEC, si se incrementara la concentración de dicho ión mayor será la tendencia a difundir dentro de la célula, entonces, mayor será el potencial de Nernst necesario para impedir la difusón neta adicional. Siendo así directamente proporcional a la concentración de dicho ión.

POTENCIAL DE DONNAN.

El equilibrio de Gibbs - Donnan es el equilibrio que se produce entre los iones que pueden atravesar la membrana y los que no son capaces de hacerlo. Se juega con los iones y con las cargas.

Cuando partículas de gran tamaño cargadas eléctricamente, como las proteínas, que no se difunden a través de una membrana semipermeable están presentes en un compartimento fluido como el vascular, atraen los iones cargados positivamente y repelen los iones cargados negativamente Como consecuencia de ello, se establece un gradiente eléctrico y sendos gradientes de concentración de los iones, estos dos últimos iguales y de signo opuesto. En el equilibrio, los productos de las concentraciones iónicas de cada lado de la membrana son iguales. En consecuencia, la concentración de partículas es desigual a ambos lados de la membrana y se establece un gradiente osmótico en dirección hacia el compartimiento que contiene las proteínas. Esta presión osmótica en el equilibrio de Gibbs-Donnan es de unos 6-7 mm de Hg. El efecto de Donnan sobre la distribución de los iones difusibles es importante en el organismo a causa de la presencias en las células y en el plasma.

ELECTRODOS Y SUS APLICACIONES.

Un electrodo es un conductor utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito, por ejemplo un semiconductor, un electrolito, el vacío (en una válvula termoiónica), un gas (en una lámpara de neón), etc. La palabra fue acuñada por el científico Michael Faraday y procede de las voces griegas elektron, que significa ámbar y de la que proviene la palabra electricidad y hodos, que significa camino.

Un electrodo en una celda electroquímica se refiere a cualquiera de los dos conceptos, sea ánodo o cátodo, que también fueron acuñados por Faraday. El ánodo es definido como el electrodo al cual los electrones vienen de la celda y ocurre la oxidación, y el cátodo es definido como el electrodo en el cual los electrones entran a la celda y ocurre la reducción. Los electrodos tienen funciones muy variadas, por ejemplo, en los laboratorios que estudian al DNA, pueden utilizarse para pasar una corriente de electricidad y así poder determinar tipos de DNA. También para medir concentraciones de H, para el pH.

Bibliografía.

http://es.wikipedia.org/wiki/Equilibrio_de_Gibbs_Donnan

http://es.wikipedia.org/wiki/Electrodo

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_de_membrana

http://es.wikipedia.org/wiki/Potencial_qu%C3%ADmico

MEMBRANA CELULAR.

La célula posee una membrana de permeabilidad selectiva que permite que distintas sustancias que, pasen a través de ella a diferentes velocidades. Además de controlar la difusión de solutos. 

A través de la historia se han propuesto varios modelos para saber cómo es la membrana celular, a partir de sus funciones y otros aspectos que son necesarios tener en cuenta, el que hasta ahora se ha tomado como el mejor modelo es:

• Modelo del Mosaico Fluido.

J. Singery Garth Nicolson descubrieron un modelo de mosaico fluido, en el que la doble capa lipídica es el esqueleto aglutinante de la membrana, en el que se encuentran asociadas o incluidas las proteínas que interactúan entre si y con los lípidos, sin perder la capcidad de moverse lentamente en la fase lipídica fluida. Además, las cadenas de ácidos grasos de los fosfolípidos y los residuos de aminoácidos no polares de las proteínas son mantenidos sin contacto con el agua; mientras que, los grupos polares e iónicos de las proteínas, lípidos y carbohidratos de la membrana están en contacto con el agua. 

El modelo  contempla dos categorías de proteínas de membrana: periféricas (se ubican en la parte más superficial de la membrana)  e, integrales  (algunas abarcan todo el espesor de la mebrana y sobresalen hacia una o ambas superficies de la doble capa fosfolipídica).

Las membranas de la mayoría de los sistemas son asimétricas por tener proteínas funcionales diferentes en las superficies interna y externa, otros tipos celulares tienen unidades de sacáridos que se proyectan sólo desde la superficie externa.

Las sustancias atraviesan las membranas en la célula viva selectivamente. Hay tres rutas generales por medio de las que una sustancia cruza la barrera membranosa:

• Difusión Libre.

En ésta hay un libre paso de las moléculas  por medio de un gradiente de concentración que va desde la mayor a la menor concentración de los solutos. Se ha indicado que las membranas contienen poros de 1 nm de ancho.. que están delimitadas por residuos hidrofóbicos. Tales aberturas son suficientemente amplias para que las moléculas del agua pasen, pero difícilmente servirían para que otras sustancias solubles en agua pasaran por este angosto pasadizo. 

• Mecasmo de Transporte.

 Los metabolitos esenciales insolubles en lípidos, tales como los azúcares y los aminoácidos, entran y salen de la célula por medio de procesos que incluyen la combinación reversible con proteínas de las membranas llamadas transportadoras o "carriers". Los transportadores son muy específicos. Cada uno de ellos tiene un punto de unión característico por el que se une a una clase particular de molécula. Una vez que la molécula se une sea transportada por el carrirer, el transportador queda libre y puede empezar un nuevo ciclo para ayudar a otras moléculas a cruzar la membrana. 

Existen al menos dos mecanismos de transporte mediados por transportadores; uno que promueve la difusión facilitada, el transportador ayuda a la molécula a lo largo de la dirección en que esa molécula se movería en forma corriente.  En el transporte activo, una sustancia puede continuar acumulándose en una región en la que ya existe en una concentración mayor, sólo si se suministra energía al sistema transportador en forma continua desde el metabolismo. La energía metabólica dirige al transporte activo.

• Movimiento por Citosis.

Las sustancias pueden transpasar la membrana en el interior de vesículas, que son receptáculos hechas de parte de la membrana misma. Cuando los materiales son incorporados a la célula envueltos en una membrana vesiculosa, el proceso se denomina endocitosis; si los materiales son descargados en vesículas para ser excretados, a este proceso se le conoce como exocitosis.

Bibliografía.

AVERS, Charlotte. J. Biología Celular. Ed 2ª. Edit. Iberoamérica. 1981. Capítulo4.