Físico-química

1. Energia térmica – movimento caótico. Difusão. Difusão nos sistemas biológicos.

2. Energia livre, potencial químico, potencial eletroquímico. 

3.  Difusão, eletroforese, eletrodifusão. Conceito de Permeabilidade.

4. Energia das interações não covalentes, ponte salina, ponte de hidrogênio, Van der Waals

 4. A molécula da água  1. Propriedades coligativas. Pressão osmótica (osmolaridade).

Equilíbrio de Donnan

 

D IF U S Ã ODa Teoria Cinética dos Gases

M

RTc

8

s

m

molkg

x

KmolKJ

cco 3781001.4414.3

2983145.88

3

_

2

c

J

scm

molJ

JPP

2

21 0

http://pb010.anes.ucla.edu/

simulaçoes - Bezanilla

Unidades, Constantes• 1 J = 10 -7 erg = 0,239 cal

• 1 mmHg = 1.316 * 10-3 atm = 1torr

• Constantes

• R = 8,314 J/mol*K= 1,9872 cal/ mol*.K = 82,054 cm3. atm / mol*K

D IF U S Ã O

Da Termodinâmica Clássica

Primeira lei: Conservação da Energia

Energia interna

wqUUU fi

EntalpiapVUH

T

HS

WkS

S

ln

0

TSpVUTSHG Energia Livre de Gibbs

0

0

0

G

S

U

Segunda lei: Transformações Espontâneas

Entropia

1

2

1

2

ln

ln

c

cRT

n

G

c

cnRTG

Em processos isotérmicos, para gases ideais

Potencial químico

Campos elétricos – forças elétricas

Força elétrica – lei de Coulomb

q

WV

dx

dV

q

F

Campo elétrico

Diferença de potencial elétrico

+-

+

-

221

rk

qqf

molcouleNF

coulq

mN

coulk

A /96484

1069,1

1085,8

19

2

212

[Na]=10

[ATP]=4mM

[ADP]=0.001mM

[Pi]=2mM

[Na]=140mM

molkJG

ATP

PADPRTGG

PADPATP

IATP

iHOH

/30

][

]][[ln

250

0

molkJx

xGATP /67

104

)102()10(ln310314.830

3

36

Cálculos para uma célula

Transporte de Substâncias nas soluções

Convecção: Movimento da solução, em volume, promovido por diferença de pressão osmótica ou hidrostática.

Difusao: Transferência da matéria a favor da diferença de concentração, devida ao movimento caótico (movimento

térmico) das moléculas

Eletroforese (condução elétrica): movimento de espécies carregadas em um campo elétrico

Eletrodifusão na membrana celular plasmática: fenômenos de excitabilidade

Potenciais de Difusão – Diferença de Potencial Eletroquímico – Equação de Nernst

VFzc

cTR

1

2ln 1

2ln

0

c

cRTV

+

Simulações - Bezanilla

http://pb010.anes.ucla.edu/

Difusão e Permeabilidade em membranas

l

cADJ

m

ss

icmic cc

cic

cec

As rN

RTD

6

l

DP

cPJl

cADJ

ss

ss

ss

Equação de Fick

s

cmP

cec

cic

icmic cc

Vec

Vic

Eletrodifusão

simulação

Interações não-covalentes entre espécies químicas

Van der Waals (Dipolos induzidos)

1 kcal/m

ol

1 kcal/m

ol

0,6kcal/mol

Na+ Cl-2,8Å

Interação eletrostática

Pontes de H

3-7kcal/m

ol

3-7kcal/m

ol

Propriedades da molécula da água biologicamente importantes

Hidrofílicos

Hidrofóbicos

Macromoléculas: Pressão coloidosmótica, Equilíbrio de Donnan

Pressão osmótica = Posm = RTCosm

Pressão coloidosmótica = : (macromoléculas)

Ph

Posm

Equilíbrio de Donnan

1 2

M- =X

A+=X+Y

B-=Y

A+=Y

B-=Y

1 2

M- =X

A+=X+Y-C

B-=Y-C

A+=Y+C

B-=Y+C

+-

No equilíbrio

1

2

2

1

2

1

2

1 lnln

A

A

B

B

A

ART

B

BRTV

Para

X=10, Y=100 (iniciais)

C=4.8

X=10, A1=115,2; B1=95,2

A2=104,8; B2= 104,8