BIOELECTRICIDAD: ELECTRICIDAD Y MAGNETISMO
ESTRUCTURA DE LA MATERIA, MATERIA, ÁTOMOS ÁTOMOS Y PARTÍCULAS PARTÍCULAS ELEMENTA ELEMENTALES LES
MATERIA Es aquello de lo que están hechos los objetos que constituyen el Universo observable y el no observable. Si bien durante un tiempo se consideraba que la materia tenía dos propiedades que juntas la caracterizan: que ocupa un lugar en el espacio y que tiene masa, en el conteto de la !ísica moderna se entiende por materia cualquier campo, entidad o discontinuidad que se propaga a trav"s del espacio#tiempo a una velocidad in!erior a la de la velocidad de la luz y a la que se pueda asociar energía. $sí todas las !ormas de materia tienen asociadas una cierta energía pero s%lo algunas !ormas de materia tienen masa. &a materia másica se organiza jerárquicamente jerárquicamente en varios niveles. El nivel más complejo es la agrupaci%n en mol"culas y "stas a su vez son agrupaciones de átomos. &os constituyentes de los átomos, que sería el siguiente nivel son:
Electrones: partículas lept%nicas con carga el"ctrica negativa. 'rotones: partículas bari%nicas con carga el"ctrica positiva. (eutrones: partículas bari%nicas sin carga carga el"ctrica )pero )pero con momento
&a materia másica se presenta en las condiciones imperantes en el sistema solar, en uno de cuatro estados de agregaci%n molecular: s%lido, líquido, gaseoso y plasma. *e acuerdo con la teoría cin"tica molecular la materia se encuentra !ormada por mol" mol"cu cula lass y "sta "stass se encu encuen entr tran an anim animad adas as de movi movimi mien ento to,, el cual cual camb cambia ia constantemente de direcci%n y velocidad cuando chocan o bajo el in!lujo de otras interacciones !ísicas. *ebido a este movimiento presentan energía cin"tica que tiende a separarlas, pero tambi"n tienen una energía potencial que tiende a juntarlas. 'or lo tanto el estado !ísico de una sustancia puede ser:
S%lido: si la energía cin"tica es menor que la potencial. &íquido: si la energía cin"tica y potencial son aproimadamente iguales. +aseoso: si la energía cin"tica es mayor que la potencial.
&a manera más adecuada de de!inir materia es describiendo sus cualidades: a 'resenta dimensiones, es decir, ocupa un lugar en el espacio. b 'resenta inercia: la inercia se de!ine como la resistencia que opone la materia a modi!icar su estado de reposo o movimiento. c &a materia es la causa de la gravedad o gravitaci%n, que consiste en la atracci%n que act-a siempre entre objetos materiales aunque est"n separados por grandes distancias.
Ley de la conservación de la materia $ntoin $ntoinee &avoi &avoisie sier, r, el cientí cientí!ic !icoo !ranc" !ranc"ss consi consider derado ado padre padre de la uímic uímica, a, midi% midi% cuidadosamente la masa de las sustancias antes y despu"s de intervenir en una reacci%n química, y lleg% a la conclusi%n de que la materia, medida por la masa, no se crea ni destruye, sino que s%lo se trans!orma en el curso de las reacciones. Sus conclusiones se resumen en el siguiente enunciado: En una reacci%n química, la suma de las masas de los reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos. El mismo principio !ue descubierto antes por /ijaíl &omonosov, de manera que es a veces veces citad citadoo como como ley de &omono &omonosov sov#&a #&avoi voisie sier, r, más o menos menos en los siguie siguiente ntess t"rminos: •
&a masa de un sistema de sustancias es constante, con independencia de los procesos internos internos que puedan puedan a!ectarle. &a conservaci%n de la materia no es un hecho intuitivo )de hecho ciertos eperimentos con ni0os revelan que el concepto de conservaci%n se desarrolla tardíamente. •
Propiedades Propiedades de la Materia Ordinaria 'ropiedades generales &as presentan los sistemas materiales sin distinci%n y por tal motivo no permiten di!erenciar una sustancia de otra. $ algunas de las propiedades generales se les da el nombre de etensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen. 1tras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas, y es su paradigma la densidad. 'ropiedades etensivas Son las cualidades de la materia dependientes de la cantidad que se trate. Son aditivas y de uso más restringido para caracterizar a las clases de materia debido a que dependen de la masa. Si se tienen 2 ml de lejía en un recipiente y se a0aden 3 ml el volumen de lejía es ahora de 45 ml6 la propiedad !ísica llamada volumen vari% directamente al variar la cantidad de materia. 'ropiedades intensivas y características Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa, no son aditivas y por lo general resultan de la composici%n de dos propiedades etensivas. etensivas. El ejemplo per!ecto per!ecto lo proporciona la densidad, densidad, que relaciona la masa con el volumen. 'ropiedades intensivas !ísicas Es el caso de la densidad, el punto de !usi%n, el punto de ebullici%n, el coe!iciente de solubilidad, el índice de re!racci%n, el m%dulo de 7oung, etc. 'ropiedades químicas Son propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando se combinan con otras, es decir, que les pasa en procesos por los que, por otra parte, las sustancias •
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Ley de la conservación de la materia $ntoin $ntoinee &avoi &avoisie sier, r, el cientí cientí!ic !icoo !ranc" !ranc"ss consi consider derado ado padre padre de la uímic uímica, a, midi% midi% cuidadosamente la masa de las sustancias antes y despu"s de intervenir en una reacci%n química, y lleg% a la conclusi%n de que la materia, medida por la masa, no se crea ni destruye, sino que s%lo se trans!orma en el curso de las reacciones. Sus conclusiones se resumen en el siguiente enunciado: En una reacci%n química, la suma de las masas de los reaccionantes es igual a la suma de las masas de los productos. El mismo principio !ue descubierto antes por /ijaíl &omonosov, de manera que es a veces veces citad citadoo como como ley de &omono &omonosov sov#&a #&avoi voisie sier, r, más o menos menos en los siguie siguiente ntess t"rminos: •
&a masa de un sistema de sustancias es constante, con independencia de los procesos internos internos que puedan puedan a!ectarle. &a conservaci%n de la materia no es un hecho intuitivo )de hecho ciertos eperimentos con ni0os revelan que el concepto de conservaci%n se desarrolla tardíamente. •
Propiedades Propiedades de la Materia Ordinaria 'ropiedades generales &as presentan los sistemas materiales sin distinci%n y por tal motivo no permiten di!erenciar una sustancia de otra. $ algunas de las propiedades generales se les da el nombre de etensivas, pues su valor depende de la cantidad de materia, tal es el caso de la masa, el peso, volumen. 1tras, las que no dependen de la cantidad de materia sino de la sustancia de que se trate, se llaman intensivas, y es su paradigma la densidad. 'ropiedades etensivas Son las cualidades de la materia dependientes de la cantidad que se trate. Son aditivas y de uso más restringido para caracterizar a las clases de materia debido a que dependen de la masa. Si se tienen 2 ml de lejía en un recipiente y se a0aden 3 ml el volumen de lejía es ahora de 45 ml6 la propiedad !ísica llamada volumen vari% directamente al variar la cantidad de materia. 'ropiedades intensivas y características Son las cualidades de la materia independientes de la cantidad que se trate, es decir no dependen de la masa, no son aditivas y por lo general resultan de la composici%n de dos propiedades etensivas. etensivas. El ejemplo per!ecto per!ecto lo proporciona la densidad, densidad, que relaciona la masa con el volumen. 'ropiedades intensivas !ísicas Es el caso de la densidad, el punto de !usi%n, el punto de ebullici%n, el coe!iciente de solubilidad, el índice de re!racci%n, el m%dulo de 7oung, etc. 'ropiedades químicas Son propiedades distintivas de las sustancias que se observan cuando se combinan con otras, es decir, que les pasa en procesos por los que, por otra parte, las sustancias •
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originales dejan generalmente de eistir, !ormándose con la misma materia otras nuevas. &as propie propiedad dades es químic químicas as se mani!i mani!iest estan an en los proces procesos os químic químicos os )reacc )reaccion iones es químicas, mientras que las propiedades propiamente llamadas propiedades !ísicas, se mani!iestan en los procesos !ísicos, como el cambio de estado, la de!ormaci%n, el desplazamiento, etc. Ejemplos de propiedades químicas: corrosividad de ácidos poder calorí!ico acidez reactividad
ATOMO Es la unidad constituyente más peque0a de la materia que tiene las propiedades de un elemento químico. 8ada s%lido, líquido, gas y plasma se compone de átomos neutros o ionizados. &os átomos son muy peque0os6 los tama0os típicos son alrededor de 455 pm )diez mil millon"sima parte de un metro.(o obstante, los átomos no tienen límites lí mites bien de!inidos y hay di!erentes !ormas de de!inir su tama0o que dan valores di!erentes pero cercanos. &os átomos son lo su!icientemente peque0os para que la !ísica clásica d" resultados notablemente incorrectos. $ trav"s del desarrollo de la !ísica, los modelos at%mic at%micos os han incorp incorpora orado do princ principi ipios os cuánti cuánticos cos para para epli eplica carr y predec predecir ir mejor mejor su comportamiento. 8ada átomo se compone de un n-cleo y uno o más electrones unidos al n-cleo. El n-cleo está compuesto de uno o más protones y típicamente un n-mero similar de neutrones )ninguno en el hidr%geno#4. &os protones y los neutrones son llamados nucleones. /ás del 99,93 de la masa del átomo está en el n-cleo. &os protones tienen una carga el"ctrica positiva, los electrones tienen una carga el"ctrica negativa y los neutrones tienen ambas cargas el"ctricas, haci"ndolos haci"ndolos neutros. Si el n-mero de protones y electrones son iguales, ese átomo es el"ctricamente neutro. Si un átomo tiene más o menos electrones que protones, entonces tiene una carga global negativa o positiva, respectivamente, y se denomina ion. El n-mero de protones en el n-cleo de!ine a qu" elemento químico pertenece el átomo: por ejemplo, todos los átomos de cobre contienen ;9 protones. El n-mero de neutrones de!ine el is%topo del elemento.El n-mero de electrones in!luye en las propiedades magn"ticas de un átomo. &os átomos pueden unirse a otro u otros átomos por enlaces químicos para !ormar compuestos químicos tales como mol"culas. &a capacidad de los átomos de asociarse y disociarse es responsable de la mayor parte de los cambios !ísicos observados en la naturaleza y es el tema de la disciplina de la química. (o toda la materia del universo está compuesta compuesta de átomos. &a materia materia oscura constituye más del universo que la materia y no se compone de átomos, sino de partículas de un tipo actualmente desconocido
Partículas subatómicas
$ pesar de que átomo signi!ica
45?@4 Ag. Biene una carga el"ctrica negativa, cuya magnitud se de!ine como la carga el"ctrica elemental, y se ignora si posee subestructura, por lo que se lo considera una partícula elemental. &os protones tienen una masa de 4,2C > 45?;C Ag, 4D@2 veces la del electr%n, y una carga positiva opuesta a la de este. &os neutrones tienen una masa de 4,29 > 45?;C Ag, 4D@9 veces la del electr%n, y no poseen carga el"ctrica. &as masas de ambos nucleones son ligeramente in!eriores dentro del n-cleo, debido a la energía potencial del mismo6 y sus tama0os son similares, con un radio del orden de D > 45?42 m o 5,D !emt%metros )!m. El prot%n y el neutr%n no son partículas elementales, sino que constituyen un estado ligado de quarAs u y d, partículas !undamentales recogidas en el modelo estándar de la !ísica de partículas, con cargas el"ctricas iguales a ;F@ y ?4F@ respectivamente, respecto de la carga elemental. Un prot%n contiene dos quarAs u y un quarA d, mientras que el neutr%n contiene dos d y un u, en consonancia con la carga de ambos. &os quarAs se mantienen unidos mediante la !uerza nuclear !uerte, mediada por gluones Gdel mismo modo que la !uerza electromagn"tica está mediada por !otonesG. $demás de estas, eisten otras partículas subat%micas en el modelo estándar: más tipos de quarAs, leptones cargados )similares al electr%n, etc.
El núcleo atómico &os protones y neutrones de un átomo se encuentran ligados en el n-cleo at%mico, en la parte central del mismo. El volumen del n-cleo es aproimadamente proporcional al n-mero total de nucleones, el n-mero másico $,D lo cual es mucho menor que el tama0o del átomo, cuyo radio es del orden de 45H !m o 4 IngstrJm )K. &os nucleones se mantienen unidos mediante la !uerza nuclear, que es mucho más intensa que la !uerza electromagn"tica a distancias cortas, lo cual permite vencer la repulsi%n el"ctrica entre los protones. &os átomos de un mismo elemento tienen el mismo n-mero de protones, que se denomina n-mero at%mico y se representa por L. &os átomos de un elemento dado pueden tener distinto n-mero de neutrones: se dice entonces que son is%topos. $mbos n-meros conjuntamente determinan el n-clido. El n-cleo at%mico puede verse alterado por procesos muy energ"ticos en comparaci%n con las reacciones químicas. &os n-cleos inestables su!ren desintegraciones que pueden cambiar su n-mero de protones y neutrones emitiendo radiaci%n. Un n-cleo pesado puede !isionarse en otros más ligeros en una reacci%n nuclear o espontáneamente. /ediante una cantidad su!iciente de energía, dos o más n-cleos pueden !usionarse en otro más pesado. En átomos con n-mero at%mico bajo, los n-cleos con una cantidad distinta de protones y neutrones tienden a desintegrarse en n-cleos con proporciones más parejas, más
estables. Sin embargo, para valores mayores del n-mero at%mico, la repulsi%n mutua de los protones requiere una proporci%n mayor de neutrones para estabilizar el n-cleo.
Nube de electrones &os cinco primeros orbitales at%micos. &os electrones en el átomo son atraídos por los protones a trav"s de la !uerza electromagn"tica. Esta !uerza los atrapa en un pozo de potencial electrostático alrededor del n-cleo, lo que hace necesaria una !uente de energía eterna para liberarlos. 8uanto más cerca está un electr%n del n-cleo, mayor es la !uerza atractiva, y mayor por tanto la energía necesaria para que escape. &os electrones 8omo otras partículas, presentan simultáneamente propiedades de partícula puntual y de onda, y tienden a !ormar un cierto tipo de onda estacionaria alrededor del n-cleo, en reposo respecto de este. 8ada una de estas ondas está caracterizada por un orbital at%mico, una !unci%n matemática que describe la probabilidad de encontrar al electr%n en cada punto del espacio. El conjunto de estos orbitales es discreto, es decir, puede enumerarse, como es propio en todo sistema cuántico. &a nube de electrones es la regi%n ocupada por estas ondas, visualizada como una densidad de carga negativa alrededor del n-cleo. 8ada orbital corresponde a un posible valor de energía para los electrones, que se reparten entre ellos. El principio de eclusi%n de 'auli prohíbe que más de dos electrones se encuentren en el mismo orbital. 'ueden ocurrir transiciones entre los distintos niveles de energía: si un electr%n absorbe un !ot%n con energía su!iciente, puede saltar a un nivel superior6 tambi"n desde un nivel más alto puede acabar en un nivel in!erior, radiando el resto de la energía en un !ot%n. &as energías dadas por las di!erencias entre los valores de estos niveles son las que se observan en las líneas espectrales del átomo.
Partículas undamentales! &as partículas !undamentales de un átomo son los bloques constituyentes básicos de cualquier átomo. El átomo, y por tanto toda la materia está !ormado principalmente por tres partículas !undamentales: electrones, neutrones y protones. El conocimiento de la naturaleza y la !orma en que !uncionan es !undamental para comprender las interacciones químicas. &a masa del electr%n es muy peque0a en comparaci%n con la masa del prot%n o del neutr%n. &a carga del prot%n es de magnitud igual pero de signo opuesto a la carga del electr%n. 'rocederemos a estudiar estas partículas con mayor detalle.
'ara ver el grá!ico seleccione la opci%n M*escargarM del men- superior El Electr%n: El electr%n, com-nmente representado como e? es una partícula subat%mica. En un átomo los electrones rodean el n-cleo, compuesto de protones y neutrones. &os electrones tienen la carga el"ctrica más peque0a, y su movimiento genera corriente el"ctrica. *ado que los electrones de las capas más eternas de un átomo de!inen las atracciones con otros átomos, estas partículas juegan un papel primordial en la química. Electrones en el Universo: Se cree que el n-mero total de electrones que cabrían en el universo conocido es del orden de 454@5. Electrones en la vida cotidiana: &a corriente el"ctrica que suministra energía a nuestros hogares está originada por electrones en movimiento. El tubo de rayos cat%dicos de un televisor se basa en un haz de electrones en el vacío desviado mediante campos magn"ticos que impacta en una pantalla !os!orescente. &os semiconductores utilizados en dispositivos tales como los transistores /ás in!ormaci%n en: Electricidad •
Electrones en la industria: &os haces de electrones se utilizan en soldaduras. Electrones en el laboratorio: El microscopio electr%nico, que utiliza haces de electrones en lugar de !otones, permite ampliar hasta H55.555 veces los objetos. &os e!ectos cuánticos del electr%n son la base del microscopio de e!ecto t-nel, que permite estudiar la materia a escala at%mica.
El Protón: 'artícula nuclear con carga positiva igual en magnitud a la carga negativa del electr%n6 junto con el neutr%n, está presente en todos los n-cleos at%micos. $l prot%n y al neutr%n se les denomina tambi"n nucleones. El n-cleo del at%mo de hidr%geno está !ormado por un -nico prot%n. &a masa de un prot%n es de 4,2C;2 N 45#;C Ag, aproimadamente 4.D@2 veces la del electr%n. 'or tanto, la masa de un átomo está concentrada casi eclusivamente en su n-cleo. El prot%n tiene un momento angular intrínseco, o espín, y por tanto un momento magn"tico. 'or otra parte, el prot%n cumple el principio de eclusi%n. El n-mero at%mico de un elemento indica el n-mero de protones de su n-cleo, y determina de qu" elemento se trata. En !ísica nuclear, el prot%n se emplea como proyectil en grandes aceleradores para bombardear n-cleos con el !in de producir partículas !undamentales. 8omo ion del hidr%geno, el prot%n desempe0a un papel importante en la química. El antiprot%n, la antipartícula del prot%n, se conoce tambi"n como prot%n negativo. Se di!erencia del prot%n en que su carga es negativa y en que no !orma parte de los n-cleos at%micos. El antiprot%n es estable en el vacío y no se desintegra espontáneamente. Sin embargo, cuando un antiprot%n colisiona con un prot%n, ambas partículas se trans!orman en mesones, cuya vida media es etremadamente breve. Si bien la eistencia de esta partícula elemental se postul% por primera vez en la d"cada de 49@5, el antiprot%n no se identi!ic% hasta 49HH, en el &aboratorio de Oadiaci%n de la Universidad de 8ali!ornia. •
El Neutrón! El (eutr%n es una partícula el"ctricamente neutra, de masa 4.D@D,3 veces mayor que la del electr%n y 4,55543 veces la del prot%n6 juntamente con los protones, los neutrones son los constitutivos !undamentales del n-cleo at%mico y se les considera como dos !ormas de una misma partícula: el nucle%n. &a eistencia de los neutrones !ue descubierta en 49@; por 8hadPicA6 estudiando la radiaci%n emitida por el berilio bombardeado con partículas, demostr% que estaba !ormada por partículas neutras de gran poder de penetraci%n, las cuales tenían una masa algo superior a la del prot%n. El n-mero de neutrones en un n-cleo estable es constante, pero un neutr%n libre, en decir, !uera del n-cleo, se desintegra con una vida media de unos 4555 segundos, dando lugar a un prot%n, un electr%n y un neutrino. ELECTRICDAD &a electricidad es el conjunto de !en%menos !ísicos relacionados con la presencia y !lujo de cargas el"ctricas. Se mani!iesta en una gran variedad de !en%menos como los rayos, la electricidad estática, la inducci%n electromagn"tica o el !lujo de corriente el"ctrica. Es una !orma de energía tan versátil que tiene un sinn-mero de aplicaciones, por ejemplo: transporte, climatizaci%n, iluminaci%n y computaci%n.;
La electricidad se mani"iesta mediante varios "enómenos y propiedades "ísicas!
8arga el"ctrica: una propiedad de algunas partículas subat%micas, que determina su interacci%n electromagn"tica. &a materia el"ctricamente cargada produce y es in!luida por los campos electromagn"ticos. 8orriente el"ctrica: un !lujo o desplazamiento de partículas cargadas el"ctricamente por un material conductor. Se mide en amperios. 8ampo el"ctrico: un tipo de campo electromagn"tico producido por una carga el"ctrica, incluso cuando no se está moviendo. El campo el"ctrico produce una !uerza en toda otra carga, menor cuanto mayor sea la distancia que separa las dos cargas. $demás, las cargas en movimiento producen campos magn"ticos. 'otencial el"ctrico: es la capacidad que tiene un campo el"ctrico de realizar trabajo. Se mide en voltios. /agnetismo: la corriente el"ctrica produce campos magn"ticos, y los campos magn"ticos variables en el tiempo generan corriente el"ctrica.
&a electricidad se usa para generar: - luz, mediante lámparas - calor, aprovechando el e!ecto Qoule - movimiento, mediante motores que trans!orman la energía el"ctrica en energía mecánica
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se0ales, mediante sistemas electr%nicos, compuestos de circuitos el"ctricos que incluyen componentes activos )tubos de vacío, transistores, diodos y circuitos integrados y componentes pasivos como resistores, inductores y condensadores.
LEY DE COULOMB La magnitud de cada una de las fuerzas eléctricas con que interactúan dos cargas puntuales en reposo es directamente proporcional al producto de la magnitud de ambas cargas e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa y tiene la dirección de la línea que las une. La fuerza es de repulsión si las cargas son de igual signo, y de atracción si son de signo contrario.
&a constante de proporcionalidad depende de la constante diel"ctrica del medio en el que se encuentran las cargas. Se nombra en reconocimiento del !ísico !ranc"s 8harles# $ugustin de 8oulomb )4C@2#4D52, que la enunci% en 4CDH y !orma la base de la electroestática.
Oelaci%n a la ley de 8oulomb los siguientes puntos:
a cuando hablamos de la !uerza entre cargas el"ctricas estamos siempre suponiendo que "stas se encuentran en reposo )de ahí la denominaci%n de Electrostática (%tese que la !uerza el"ctrica es una cantidad vectorial, posee magnitud, direcci%n y sentido. b las !uerzas electrostáticas cumplen la tercera ley de (ePton )ley de acci%n y reacci%n 6 es decir, las !uerzas que dos cargas el"ctricas puntuales ejercen entre sí son iguales en m%dulo y direcci%n , pero de sentido contrario
#AMPO EL$#TRI#O % POTEN#IAL EL$#TRI#O 8ampo El"ctrico: El concepto de campo el"ctrico !ue introducido por /ichael Raraday. Un campo el"ctrico se crea por un cuerpo cargado en el espacio que lo rodea, y produce una !uerza que ejerce sobre otras cargas ubicadas en el campo. Un campo el"ctrico act-a entre dos cargas de modo muy parecido al campo gravitatorio que act-a sobre dos masas. 8omo "l, se etiende hasta el in!inito y su valor es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia.Sin embargo, hay una di!erencia importante: mientras la gravedad siempre act-a como atracci%n, el campo el"ctrico puede producir atracci%n o repulsi%n. Si un cuerpo grande como un planeta no tiene carga neta, el campo el"ctrico a una distancia o
determinada es cero. 'or ello, la gravedad es la !uerza dominante en el universo, a pesar de ser mucho más d"bil. Un campo el"ctrico varía en el espacio, y su intensidad en cualquier punto se de!ine como la !uerza )por unidad de carga que percibiría una carga si estuviera ubicada en ese punto. &a carga de prueba debe de ser insigni!icante, para evitar que su propio campo a!ecte el campo principal y tambi"n debe ser estacionaria para evitar el e!ecto de los campos magn"ticos. 8omo el campo el"ctrico se de!ine en t"rminos de !uerza, y una !uerza es un vector, entonces el campo el"ctrico tambi"n es un vector, con magnitud y direcci%n. Especí!icamente, es un campo vectorial 'otencial el"ctrico: El concepto de potencial el"ctrico tiene mucha relaci%n con el de campo el"ctrico. Una carga peque0a ubicada en un campo el"ctrico eperimenta una !uerza, y para llevar esa carga a ese punto en contra de la !uerza necesita hacer un trabajo. El potencial el"ctrico en cualquier punto se de!ine como la energía requerida para mover una carga de ensayo ubicada en el in!inito a ese punto.'or lo general se mide en voltios, donde un voltio es el potencial que necesita un julio de trabajo para atraer una carga de un culombio desde el in!inito. Esta de!inici%n !ormal de potencial tiene pocas aplicaciones prácticas. Un concepto más -til es el de di!erencia de potencial, que se de!ine como la energía requerida para mover una carga entre dos puntos especí!icos. El campo el"ctrico tiene la propiedad especial de ser conservativo, es decir que no importa la trayectoria realizada por la carga de prueba6 todas las trayectorias entre dos puntos especí!icos consumen la misma energía, y además con un -nico valor de di!erencia de potencial o
CORRIENTE CONTÍNUA Y ALTERNA 8ontinua: se re!iere al !lujo continuo de carga el"ctrica a trav"s de un conductor entre dos puntos de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo. $ di!erencia de la corriente alterna )8$ en espa0ol, $8 en ingl"s, de $lternating 8urrent, en la corriente continua las cargas el"ctricas circulan siempre en la misma direcci%n. $unque com-nmente se identi!ica la corriente continua con una corriente constante, es continua toda corriente que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad con!orme se va consumiendo la carga )por ejemplo cuando se descarga una batería el"ctrica. Bambi"n se dice corriente continua cuando los electrones se mueven siempre en el mismo sentido, el !lujo se denomina corriente continua y va )por convenio del polo positivo al negativo.
$lterna: Es un tipo de corriente el"ctrica, en la que la direcci%n del !lujo de electrones va y viene a intervalos regulares o en ciclos. &a corriente que !luye por las líneas el"ctricas y la electricidad disponible normalmente en las casas procedente de los enchu!es de la pared es corriente alterna. &a corriente estándar utilizada en los EE.UU. es de 25 ciclos por
segundo )es decir, una !recuencia de 25 z6 en Europa y en la mayor parte del mundo es de H5 ciclos por segundo )es decir, una !recuencia de H5 z.. VOLTAJE Es una magnitud !ísica que cuanti!ica la di!erencia de potencial el"ctrico entre dos puntos. Bambi"n se puede de!inir como el trabajo por unidad de carga ejercido por el campo el"ctrico sobre una partícula cargada para moverla entre dos posiciones determinadas. Se puede medir con un voltímetro.@ Su unidad de medida es el voltio. &a tensi%n entre dos puntos $ y T es independiente del camino recorrido por la carga y depende eclusivamente del potencial el"ctrico de dichos puntos $ y T en el campo el"ctrico, que es un campo conservativo. Si dos puntos que tienen una di!erencia de potencial se unen mediante un conductor, se producirá un !lujo de electrones. 'arte de la carga que crea el punto de mayor potencial se trasladará a trav"s del conductor al punto de menor potencial y, en ausencia de una !uente eterna )generador, esta corriente cesará cuando ambos puntos igualen su potencial el"ctrico. Este traslado de cargas es lo que se conoce como corriente el"ctrica. 8uando se habla sobre una di!erencia de potencial en un s%lo punto, o potencial, se re!iere a la di!erencia de potencial entre este punto y alg-n otro donde el potencial se de!ina como cero. CONDUCCIÓN ELÉCTRICA &a conducci%n el"ctrica es el movimiento de partículas el"ctricamente cargadas a trav"s de un medio de transmisi%n )conductor el"ctrico. El movimiento de las cargas constituye una corriente el"ctrica. El transporte de las cargas puede ser a consecuencia de la eistencia de un campo el"ctrico, o debido a un gradiente de concentraci%n en la densidad de carga, o sea, por di!usi%n. &os parámetros !ísicos que gobiernan este transporte dependen del material en el que se produzca. &a conducci%n en metales y resistencias está bien descrita por la &ey de 1hm, que establece que la corriente es proporcional al campo el"ctrico aplicado. Se calcula la conductividad para caracterizar la !acilidad con la que aparece en un material una densidad de corriente )corriente por unidad de área j, de!inida como: j V E o por su recíproco la resistividad W: j V E F W &a conducci%n en dispositivos semiconductores puede darse debido a una combinaci%n de campo el"ctrico )deriva y de di!usi%n. &a densidad de corriente es entonces j V E * ∇qn Siendo q la carga el"ctrica elemental y n la densidad de electrones. &os portadores se mueven en la direcci%n de decrecimiento de la concentraci%n, de manera que para los electrones una corriente positiva es resultado de una gradiente de densidad positivo. Si
los portadores son MhuecosM, cámbiese la densidad de electrones n por el negativo de la densidad de huecos p. En los materiales linealmente anis%tropos, , W y * son tensores. RESISTENCIA Se le denomina resistencia el"ctrica a la reducci%n que tienen los electrones al moverse a trav"s de un conductor. &a unidad de resistencia en el Sistema Xnternacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega )Y, en honor al !ísico alemán +eorg 1hm, quien descubri% el principio que ahora lleva su nombre. 'ara un conductor de tipo cable, la resistencia está dada por la siguiente !%rmula:
R&P'L() *onde P es el coe!iciente de proporcionalidad o la resistividad del material, L es la longitud del cable y ) el área de la secci%n transversal del mismo.
ENUNCIA LA LEY DE OHM, RESISTENCIA EN SERIE Y PARALELO 'ara resistencias en serie: 'asando a trav"s de resistencias en serie los voltios se reparten entre ellas )la tensi%n o voltaje. 'or todas las resistencias pasa la misma Xntensidad de corriente )los amperios son los mismos en todas ellas6 o sea, toda la corriente pasa por cada una de ellas. 'ara resistencias en paralelo: 'asando a trav"s de las resistencias en paralelo los voltios son los mismos ya que sus etremos están en el mismo punto el"ctrico )la tensi%n es la misma. 'asando por las resistencias en paralelo los amperios se reparten entre ellas )s%lo una parte del total de la intensidad de corriente pasa por cada una.
Ley de O*m Seg-n la ley de 1hm, cuando por una resistencia el"ctrica MOM, circula una corriente MXM, se produce en ella una caída de tensi%n MZM entre los etremos de la resistencia cuyo valor viene dado por: Z V X [ O X V ZFO O V ZFX En el Sistema Xnternacional X )intensidad o corriente viene dada en $mperios, Z )voltaje o tensi%n en Zoltios y O )resistencia en 1hmios.
CANALES IÓNICOS &os canales i%nicos son proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el paso selectivo de iones especí!icos a trav"s de las membranas celulares. $sí, los canales i%nicos son proteínas que controlan el paso de iones, y por tanto el gradiente electroquímico, a trav"s de la membrana de toda c"lula viva. Estos canales act-an como compuertas que se abren o se cierran en !unci%n de los estímulos eternos, aunque algunas sustancias t%icas pueden desactivar su !unci%n natural. En los mamí!eros, los canales i%nicos determinan importantes procesos como: la ecitaci%n del nervio y del m-sculo, la secreci%n de hormonas y neurotransmisores, la transducci%n sensorial, el control del equilibrio hídrico y electrolítico, la regulaci%n de la presi%n sanguínea, la proli!eraci%n celular y los procesos de aprendizaje y memoria.
#anales re+ulados por volta,e Esquema ilustrativo del !uncionamiento de un canal i%nico regulado por voltaje. El canal se abre ante la di!erencia de potencial trasmembrana, y es selectivo para cierto tipo de iones debido a que el poro está polarizado y tiene un tama0o similar al del ion. &os canales i%nicos abren en respuesta a cambios en el potencial el"ctrico a trav"s de la membrana plasmática, que tiende a ser una bicapa lipídica. Su principal !unci%n es la transmisi%n de impulsos el"ctricos )generaci%n del potencial de acci%n debido a cambios en la di!erencia de cargas el"ctricas derivadas de las concentraciones de aniones y cationes entre ambos lados de la membrana. &as probabilidades de cierre y apertura de los canales i%nicos son controladas por un sensor que puede ser el"ctrico, químico o mecánico. &os canales activados por voltaje contienen un sensor que incluye varios aminoácidos con carga positiva que se mueven en el campo el"ctrico de la membrana durante la apertura o cierre del canal. El cambio en la di!erencia de potencial el"ctrico en ambos lados de la membrana provoca el movimiento del sensor. El movimiento del sensor de voltaje crea un movimiento de cargas )llamado corriente de compuerta que cambia la energía libre que modi!ica la estructura terciaria del canal abri"ndolo o cerrándolo. $lgunos de estos canales tienen un estado re!ractario conocido como inactivaci%n cuyo mecanismo está dado por una subunidad independiente de aquellas responsables de la apertura y cierre. #anales de sodio -Na./ &a !ase de la rápida despolarizaci%n del potencial de acci%n de las c"lulas nerviosas y musculares )esquel"ticas, lisas y cardíacas y, en general, de las c"lulas ecitables, depende de la entrada de (a a trav"s de canales activados por cambios de voltaje. Esta entrada de (a produce una despolarizaci%n del potencial de membrana que !acilita, a su vez, la apertura de más canales de (a y permite que se alcance el potencial de equilibrio para este ion en 4#; mseg. 8uando las c"lulas se encuentran en reposo, la
probabilidad de apertura de los canales de (a es muy baja, aunque durante la despolarizaci%n produzca un dramático aumento de su probabilidad de apertura.2
#anales de potasio -0./ &os canales de \ constituyen el grupo más heterog"neo de proteínas estructurales de membrana. En las c"lulas ecitables, la despolarizaci%n celular activa los canales de \ y !acilita la salida de \ de la c"lula, lo que conduce a la repolarizaci%n del potencial de membrana. $demás, los canales de \ juegan un importante papel en el mantenimiento del potencial de reposo celular, la !recuencia de disparo de las c"lulas automáticas, la liberaci%n de neurotransmisores, la secreci%n de insulina, la ecitabilidad celular, el transporte de electrolitos por las c"lulas epiteliales, la contracci%n del m-sculo liso y la regulaci%n del volumen celular. Bambi"n eisten canales de \ cuya activaci%n es independiente de cambios del potencial de membrana que determinan el potencial de reposo y regulan la ecitabilidad y el volumen etracelular. &a mosca del vinagre )*rosophila melanogaster ha sido la clave que nos ha permitido conocer la topología y la !unci%n de los canales \. &a identi!icaci%n del primer canal de \ !ue la consecuencia del estudio electro!isiol%gico del mutante ShaAer de la *. melanogaster, denominada así porque presenta movimientos espasm%dicos de las etremidades al ser anestesiada con "ter. Una !unci%n importante de los canales de \ es la activaci%n lin!ocitaria en la respuesta inmune del organismo. #anales de calcio -#a1./ En las c"lulas en reposo, la concentraci%n intracelular de 8a; es ;5.555 veces menor que su concentraci%n en el medio etracelular6 por otro lado, el interior celular es electronegativo )#H5 a #25 mZ, es decir, que eiste un gradiente electroquímico que !avorece la entrada de iones 8a; en la c"lula. Sin embargo, en una c"lula en reposo, la membrana celular es muy poco permeable al 8a;, por lo que la entrada del mismo a !avor de este gradiente es reducida. $hora bien, durante la activaci%n celular, la concentraci%n intracelular de 8a; aumenta como consecuencia de la entrada de 8a; etracelular a trav"s de la membrana, bien a trav"s de canales voltaje#dependientes. &a entrada de 8a; a trav"s de los canales voltaje#dependientes de la membrana celular participa en la regulaci%n de numerosos procesos biol%gicos: g"nesis del potencial de acci%n y la duraci%n de "ste, acoplamiento ecitaci%n#contracci%n, liberaci%n de neurotransmisores, hormonas y !actores de crecimiento, sinaptog"nesis, osteog"nesis, procesos de di!erenciaci%n celular, hipertro!ia y remodelado, entre otros. #anales de cloruro -#l2/ &os canales de 8l# juegan un muy importante papel en la regulaci%n de la ecitabilidad celular, el transporte transepitelial y la regulaci%n del volumen y del p celulares y pueden ser activados por cambios de voltaje, ligandos end%genos )8a, $/'c, proteínas + y !uerzas !ísicas )dilataci%n celular. El primer canal voltaje#dependiente de esta !amilia, denominado 8&8#5, !ue clonado del %rgano el"ctrico de la raya Borpedo marmorata. 'osteriormente, se han clonado otros 9 canales, codi!icados por los genes 8&8(4#C, 8&8(\a y 8&8(\b. &os canales 8l8#5, 8lc#4, 8l8#; y 8l8#\aFb se
localizan en la membrana celular, mientras que los restantes canales se encuentran en las membranas de las mitocondrias y de otros orgánulos celulares. &os canales localizados en la membrana celular estabilizan el potencial de membrana en las c"lulas ecitables )ej. en el m-sculo esquel"tico y son responsables del transporte transepitelial de agua y electrolitos, mientras que los canales intracelulares pueden contrabalancear la corriente producida por las bombas de protones. &a !unci%n más importante de los canales de 8l#, en la sinapsis neuronal, es provocar una hiperpolarizaci%n por su entrada en la neurona postsináptica pasada su activaci%n, y así interrumpir el impulso nervioso para preparar la neurona postsináptica para el siguiente impulso. 1tra !unci%n importante de los canales de 8l# sucede en los gl%bulos rojos de la sangre: en los tejidos la entrada de 8l# en eritrocitos !uerza la salida de bicarbonato de "stos,con lo que entra 81; al eritrocitoo. En los pulmones, la salida de 8l# del eritrocito !uerza la entrada de bicarbonato de la sangre, con lo que sale 81; al torrente sanguíneo pulmonar. $sí se transporta más cantidad de 81; de los tejidos a los pulmones.
#anales re+ulados por li+andos &os canales i%nicos abren en respuesta a la uni%n de determinados neurotransmisores u otras mol"culas. Este mecanismo de abertura es debido a la interacci%n de una substancia química )neurotransmisor u hormonas con una parte del canal llamado receptor, que crea un cambio en la energía libre y cambia la con!ormaci%n de la proteína abriendo el canal. &os ligandos regulan la apertura de canales de los receptores.C Estos canales son llamados ligando dependientes y son importantes en la transmisi%n sináptica. &os canales ligando dependientes tienen dos mecanismos de abertura:
por uni%n del neurotransmisor al receptor asociado al canal )receptores ionotr%picos, receptores activados directamente6 por uni%n del neurotransmisor al receptor que no está asociado al canal. Esto provoca una cascada de eventos enzimáticos, una vez que la activaci%n de proteínas + promueve la abertura del canal debido a la actuaci%n de enzimas !os!oriladoras. En el caso de los canales activados por ligando, el sensor es una regi%n de la proteína canal que se encuentra epuesta ya sea al eterior o al interior de la membrana, que une con gran a!inidad una mol"cula especí!ica que lleva a la apertura o cierre al canal.
#anales mecanosensibles 8anales i%nicos regulados por un impulso mecánico que abren en respuesta a una acci%n mecánica. &os canales mecanosensibles, como los que se encuentran en los corp-sculos de 'acini, se abren por el estiramiento que su!re la membrana celular ante la aplicaci%n de presi%n yFo tensi%n. El mecanismo sensor en esta -ltima clase de canales no es claro a-n, sin embargo, se ha propuesto que los ácidos grasos de la membrana act-an como los agentes sensores mediante la activaci%n de !os!olipasas unidas la membrana4 o bien se ha propuesto que participa el citoesqueleto que se encuentra inmediatamente por debajo del canal.
AISLANTES Un aislante el"ctrico es un material con escasa capacidad de conducci%n de la electricidad, utilizado para separar conductores el"ctricos evitando un cortocircuito y para mantener alejadas del usuario determinadas partes de los sistemas el"ctricos que de tocarse accidentalmente cuando se encuentran en tensi%n pueden producir una descarga. &os más !recuentemente utilizados son los materiales plásticos y las cerámicas. &as piezas empleadas en torres de alta tensi%n empleadas para sostener o sujetar los cables el"ctricos sin que "stos entren en contacto con la estructura metálica de las torres se denominan aisladores. El comportamiento de los aislantes se debe a la barrera de potencial que se establece entre las bandas de valencia y conducci%n que di!iculta la eistencia de electrones libres capaces de conducir la electricidad a trav"s del material. 'ara más detalles ver semiconductor.
CONDUCTORES &os materiales conductores son aquellos materiales cuya resistencia al paso de la corriente es muy baja, recordemos que un buen aislante presenta una resistencia de hasta 45;3 veces mayor que un buen conductor. En general podemos denominar material conductor a cualquier sustancia o material que sometido a una di!erencia de potencial el"ctrico proporciona un paso continuo de corriente el"ctrica. En general todas las sustancias en estado s%lido o líquido poseen la propiedad de conductividad el"ctrica, pero algunas sustancias son buenos conductores, las mejores sustancias conductoras son los metales. *entro de los materiales metálicos más utilizados mencionamos: la 'lata, el cobre, aluminio, aleaciones de aluminio, aleaciones de cobre y conductores compuestos de aluminio#acero y cobre#acero cuyas aplicaciones en las industrias el"ctricas son muy -tiles. Bipos de materiales conductores de la corriente 81TOE: Símbolo: 8u. *ensidad: D.9 \gFdm@ Oesistencia Especí!ica ]: 5.54CD 8onductividad: H2 'unto de Rusi%n: 45DH ^8 'ropiedades: El cobre es, despu"s de la plata, el metal que tiene mayor conductividad el"ctrica6 las impurezas, incluso en peque0a cantidad, reducen notablemente dicha conductividad. Bambi"n despu"s de la plata el cobre es el metal que mejor conduce el calor. (o es atacado por el aire seco6 en presencia del aire h-medo, se !orma una platina
)8arbonato de 8obre, que es una capa estanca, que protege el cobre de posteriores ataques. $plicaciones: El cobre puro, con un grado de pureza del 99.9, se !ábrica generalmente por procedimientos electrolíticos. Su denominaci%n normalizada es \E#8U )8obre 8at%dico. Xndustrialmente, solo se emplea como material conductor cobre electrolítico. El cobre Electrolítico se emplea en electrotecnia especialmente como material conductor para líneas el"ctricas y colectores y como material de contacto en interruptores de alta tensi%n. Se utiliza tambi"n, por su elevada conductividad t"rmica, por ejemplo en equipos de soldadura, tubos de re!rigeraci%n y super!icies de $&U/X(X1: Símbolo: $l. *ensidad: ;.C \gFdm@ Oesistencia Especí!ica ]: 5.5;CD 8onductividad: @2 'unto de Rusi%n: 2HD ^8 'ropiedades: El aluminio presenta buena conductividad el"ctrica y es tambi"n buen conductor del calor. Es !ácil de con!ormar por laminado y estirado. Su resistencia es ala tracci%n, modelando, es de 95 a 4;5 (Fmm; y laminado en caliente de 4@5 a ;55 (Fmm;. $ la inversa, el alargamiento, varía entre @H y @. El aluminio se puede alear !ácilmente con otros metales. Sometido a la acci%n del aire, se cubre de una capa de %ido, que debido a su estanqueidad protege de oidaci%n ulterior al metal situado bajo la misma, por lo que el aluminio es resistente a la corrosi%n. El aluminio se puede esta0ar y soldar. 8omo material conductor se emplea eclusivamente aluminio puro )99,H $l. El aluminio purísimo )\rayal contiene 99,99999 $l: su conductividad aumenta al bajar su temperatura, hasta, a 3,; \. $plicaciones: El aluminio puro se emplea, debido a su resistencia a la corrosi%n y a su baja densidad, para revestimientos de cables. Su buena de!ormabilidad lo hace apropiado para láminas de condensadores, su buena colabilidad para jaulas de rotores y su buena conductividad para líneas a"reas. $+U$: 8ompuesto de hidr%geno y oígeno, de !%rmula ;1. &íquido incoloro, inodoro e insípido, esencial para la vida de los animales y plantas, de los que entra a !ormar parte. /uy abundante en la naturaleza, no se encuentra en la misma en estado puro, sino con gran variedad de sales minerales disueltas. Sus puntos de !usi%n )5_8 y ebullici%n )455_8 son la base de las distintas escalas de temperatura.
CAMPOS MAGNÉTICOS. Es una descripci%n matemática de la in!luencia magn"tica de las corrientes el"ctricas y de los materiales magn"ticos. El campo magn"tico en cualquier punto está especi!icado por dos valores, la direcci%n y la magnitud6 de tal !orma que es un campo vectorial. Especí!icamente, el campo magn"tico es un vector aial, como lo son los momentos mecánicos y los campos rotacionales. El campo magn"tico es más com-nmente de!inido
en t"rminos de la !uerza de &orentz ejercida en cargas el"ctricas. 8ampo magn"tico puede re!erirse a dos separados pero muy relacionados símbolos T y . &os campos magn"ticos son producidos por cualquier carga el"ctrica en movimiento y el momento magn"tico intrínseco de las partículas elementales asociadas con una propiedad cuántica !undamental, su espín. En la relatividad especial, campos el"ctricos y magn"ticos son dos aspectos interrelacionados de un objeto, llamado el tensor electromagn"tico. &as !uerzas magn"ticas dan in!ormaci%n sobre la carga que lleva un material a trav"s del e!ecto all. &a interacci%n de los campos magn"ticos en dispositivos el"ctricos tales como trans!ormadores es estudiada en la disciplina de circuitos magn"ticos.
Transporte a trav3s de membranas 'otencial de acci%n y su propagaci%n: potencial de acci%n del musculo esquel"tico y cardiaco. &os transportes electrog"nicos y las membranas biol%gicas *i!erencia de potencial en una membrana celular 'ropiedades !ísicas de las membranas y los solutos Bransporte a !avor y en contra de la gradiente Bransporte de solutos: Xones, mol"culas, peque0as no ionizables y macromol"culas. Bransporte de iones 8anales i%nicos6 característicos básicos de los canales i%nicos y su conductancia. 'ermeabilidad y 'ermeaci%n Bransporte `pasivo y transporte activo Bransporte `!acilitado o cotransporte. &a $B'asas de iones ($\. $B'asas, de 8a, $B'asas.
4istribución de los iones a trav3s de las membranas y actividades el3ctricas Xones en el sistema biol%gico. 8oncepto de i%n y electrolito. Energía de ionizaci%n. *isociaci%n electrolítica. Oadio de hidrataci%n, conductividad i%nica. 8onsecuencias el"ctricas. (a, \, 8a, 8l#. &as soluciones i%nicas. Electromagnetismo e in!luencia en los seres vivos.
POTENCIAL DE MEMBRANA O POTENCIAL DE ACCIÓN •
1.- POTENCIALES DE MEMBRANA Normalmente hay potenciales eléctricos a través de las membranas en todas las células. De las cuales: Las células nerviosas y musculares son AUTOEX!TA"LE#
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Es decir$ son capaces de auto%enerar impulsos electro&u'micos
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En sus membranas$ y en muchos casos$ de transmitir se(ales a
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Lo lar%o de las mismas. 1.1.-POTENCIALES DE MEMBRANA CREADAS POR DIFUSIÓN
) Na *+ intracelular , ) Na + intracelular - diunde - , car%as * intracel - pero$ lue%o la diusion se rena por esas car%as /*0 - 1OTEN!AL DE NE2N#T 1.2.-CONCEPTOS uando el potencial de membrana es %enerado por la por diusi3n de dierentes iones /por dierente permeabilidad a la membrana0 Depende de: 4 polaridad de la car%a eléctrica de cada i3n. 4 permeabilidad de la membrana para cada i3n. 4 ) + de cada uno de los iones en el int5e6t celular. Esos iones son: Na+ K+ Cl-
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- desarrollan potenciales de membrana en membranas de células neuronales$ musculares y nervios de conducci3n. - el %radiente de ) + de cada uno a través de la membrana determina el 7OLTA8E del potencial de membrana La permeabilidad de los canales de Na y 9 suren cambios durante la conducci3n del impulso nervioso. ientras &ue los canales de l. no cambian$ por lo tanto los cambios de permeabilidad para Na y 9 son importantes para la: T2AN#!#!;N DE LA #E? v
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Es producido por:
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D!@U#!;N 1A#!7A DEL 9: a través de un canal proteico - 5 > v
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D!@U#!;N 1A#!7A DEL Na: a través de canales proteicos pero con menos permeabilidad &ue el 9 - * BC v La combinaci3n de ambos %enera un 1OTEN!AL NETO de B v. Donde la bomba de sodio y potasio es: "O"A Na59: #aca F Na* y mete G 9 - 5 >? v 2.-El poten!al "e a!#n 1ermite transmitir se(ales nerviosas en las células nerviosas &ue #on cambios r=pidos del potencial de membrana - y &ue se desplaHa a lo lar%o de la ibra nerviosa.
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ETA1A#:
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2E1O#O: la membrana est= 1OLA2!IADA con >? 7
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DE#1OLA2!IA!;N: , permeab Na 5 entra Na a la cel 5 se positiviHa el interior de la celula /por&ue el potencial de membrana disminuye a 5J?5K? v y se abren canales de Na por 7OLTA8E0 2E1OLA2!IA!ON: permeab 9 - sale 9 al e6t - se ne%ativiHa el interior celular nuevamente. 2.1.-In!!o "el poten!al "e a!on ual&uier acontecimiento &ue aumente 2M1!DAENTE el potencial De membrana y sobrepase el U"2AL alrededor de los BJ v 1rovocar= &ue se abran los canales de Na /por voltae0 en orma 12O2E#!7A y 2ELUTANTE. 2.2.-P$opa%a!#n "el poten!al "e a!#n Es decir$ un potencial de acci3n de un #EENTO EX!TA"LE de la membrana puede e6citar se%mentos adyacentes - la 12O1AA!;N DE LA DE#1OLA2!IA!;N a lo lar%o de : 4 la ibra nerviosa - impulso nervioso - 1OT A / &1 para &ue la ibra muscular - impulso muscular U"2AL se de la propa%acion0 como un P@ATO2 DE #EU2!DADP 2.'.-Poten!al "e a!#n en (e)eta
A: DE#1OLA2!IA!;N. por canales r=pidos de Na abiertos por volt.
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": E#ETA. 1rolon%aci3n del Tiempo de despolariHaci3n - T de contracci3n muscular cardiaca. Es por canales lentos de a por voltae : 2E1OLA2!IA!;N. 1or entrada de 9 /abertura de canales de 90 y termina entrada de Na /se cierran los canales0 '.-La $!t(!!"a" "e !e$to) te*!"o) e!ta,le) En base a la alta permeabilidad a los Na /y Tb. A0 para permitir la DE#1OLA2!IA!;N AUTOMT!A. El potencial de membrana en reposo es de B? a K? v Estas descar%as repetitivas se dan en neuronas$ mQsculo liso y cardiaco. En donde se maniiestan como ritmo cardiaco$ peristalsis y ritmo respiratorio. Tb hay una R!1E21OLA2!IA!;N al inal del potencial de acci3n$ debido a canales de 9 - una e6cesiva permeabilidad al 9 y eso retrasa. La si%uiente despolariHaci3n. .5El en#(eno "e e!ta!#n ual&uier en3meno &ue aumente la permeabilidad al Na producir= la apertura de los canales de Na autom=ticamente. 1ueden ser: en3menos 'sicos
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en3menos &u'micos
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en3menos eléctricos y Los E#TA"!L!IADO2E# DE LA A"2ANA !nhiben la e6citabilidad /hipercalcemia$ hipocalemia$ proca'na$ Tetrac'na$ por disminuci3n de activaci3n de canales de Na0 A. A&u' se describe la llamada Teo$a "e S!n%e$ / N!ol)on /C>KG0 o Teor'a del mosaico luido. La membrana est= ormada por una bicapa lip'dica$ por prote'nas periéricas en la parte interna y e6terna y por prote'nas inte%rales &ue atraviesan de punta a punta la membrana$ son los llamados canales por donde pasan los iones. Esos canales pueden estar en estados dierentes$ abiertos o cerrados. #e ha medido la composici3n &ue tiene el l'&uido e6tracelular e intracelular y se ha averi%uado &ue es dierente. ". CONCEPTO DE POTENCIAL DE MEMBRANA O DE ACCIÓN .
BASES IÓNICAS DEL POTENCIAL DE REPOSO
ONENT2A!ONE# 1A2A D!2ENENTE# !ONE# IONES Na * 95 l 5 RO F 5 /bicarbonato0
R * /hidro%eniones0 % G * a G * uando una célula est= en reposo /no estimulada ni e6citada0 los canales de potasio est=n abiertos$ el potasio tender= a salir hacia el e6terior /iones de 90$ son car%as positivas por tanto el interior celular ser= ne%ativo respecto al e6terior celular POTENCIAL DE REPOSO. BASES IÓNICAS
Todas las células tienen potencial de reposo /hepatocito0 en base a una dierencia i3nica dentro y uera de la célula$ pero no todas tienen capacidad de desarrollar potenciales de acci3n. Las células e6citables /neuronas0 poseen u potencial de reposo muy estable /entre 5B? y 5C?? m70. En las células no e6citables$ el potencial de reposo es menos estable$ pueden haber oscilaciones entre /5? y 5B? m70$ est= m=s despolariHado. También se puede medir mediante la E0a!#n "e ol"(an E0a!#n "e Ne$n)t. Ecuaci3n de olman reducida a un solo i3n. 2 - onstante %eneral de los %ases T - Temperatura es %rados Selvin I - valencia @ - constante de @aradaE - poder de e&uilibrio /calculado el potencial de Nerst es m=s apro6imado el reposo de esa célula0. El potencial de reposo se debe principalmente a la permeabilidad a otros iones. La contracci3n sincroniHada de todas las células &ue est=n acopladas eléctricamente constituyendo el teido card'aco$ %enera la contracci3n sincr3nica de cada una de las c=maras del coraH3n. La contracci3n de cada célula est= asociada a un potencial de acci3n.
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Ray &ue tener en cuenta: olocar un electrodo en el interior de la célula y otro en el e6terior
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El potencial de reposo siempre es ne%ativo. ? mv.
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El interior celular siempre es ne%ativo
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La permeabilidad m=s importante durante el potencial de reposo en la de potasio
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También participan pero con much'sima menor permeabilidad otros iones como el sodio$
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También participan la bomba sodiopot=sica electro%énica$ intercambi a iones$
F moléculas de Na$ por G moléculas de 9$ por cada molécula de AT1 hidroliHada. De esta manera ese po&uito sodio &ue se hab'a perdido es devuelto al interior de la célula. A. CONCEPTO DE POTENCIAL DE ACCIÓN BASES IÓNICAS
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Todas las células poseen potencial de reposo pero no todas son capaces de %enerar un potencial de acci3n. Las células e6citables &ue %eneran potenciales de acci3n son: Ne0$ona). élulas nerviosas Cl0la) (0)0la$e). Qsculo liso /v'sceras internas$ Qtero$ uréteres e intestino0$ mQsculo estriado /mQsculo es&uelético y del coraH3n0
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Clela) )en)o$!ale). 1receptores de la vista y del o'do
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élulas secretoras. l=ndulas salivares$ parotida
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élulas $ela!ona"a) on el )!)te(a En"o$!no. Adenohip3isis$ islote de Lan%erhans /insulina0 El hepatocito no re&uiere un potencial de acci3n. Las células las podemos estimular de orma: Me3n!a. 1unH3n •
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40(!a. on un neurotransmisor Elt$!a. Es la m=s parecida a la isiolo%'a y mide e6actamente la intensidad del est'mulo &ue estamos aplicando a esa célula.
El potencial de acci3n de la ibra nerviosa dura de alrededor de unos G ms%$ en la ibra muscular es&uelética también son e6citables$ es similar al potencial reacci3n pero tienen mayor amplitud J ms%. El potencial de acci3n en la ibra muscular cardiaca tiene caracter'sticas distintas$ posee una %ran meseta y su amplitud es mucho mayor G?? ms%.
El potencial de acci3n se caracteriHa por&ue e6iste una inversi3n de la polaridad$ el interior celular ne%ativo pasa a positivo en el momento en &ue el potencial de acci3n pasa por ah'. El potencial de acci3n no es decremencial$ no disminuye durante su traslado$ es mantenido. A. PROPAACIÓN DEL POTENCIAL DE ACCIÓN5 LE6 DEL TODO O NADA El potencial de acci3n responde a la ley de todo o nada$ el potencial para &ue ten%a lu%ar necesita de un est'mulo liminal &ue lle%ue al punto cr'tico de dispara de esa célula. a. DespolariHaci3n lenta. 5K? mv hasta 5JJ mv b.
DespolariHaci3n r=pida. 5 JJ m7 hasta *FJ m7.
c.
2epolariHaci3n r=pida. * FJ mv GF del descenso
d.
2epolariHaci3n lenta /hasta 5 K? m70
e.
RiperpolariHaci3n. 5K? m7 hasta 5 KJ m7.
El potencial de acci3n se produce o no siendo i%ual. No se produce si el est'mulo no alcanHa el punto cr'tico de la célula$ y si se supera si &ue hay potencial. La ley se cumple para ibras aisladas$ para una ibra Qnica$ pero no se cumple cuando e6isten mQltiples ibras nerviosas /a6ones0 E. BASES IÓNICAS En C>J$ dos investi%adores llamados Rod%Sin y Ruu6ley midieron las corrientes i3nicas &ue suceden durante el potencial de acci3n. Las bases i3nicas son: 1ermeabilidad al sodio y al potasio •
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DespolariHaci3n al sodio y al potasio
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2epolariHaci3n al sodio y al potasio
#e observan cambios de conductancia para el Na y el 9 durante el potencial de acci3n. Durante la despolariHaci3n y repolariHaci3n midieron la conductancia. El potencial de acci3n en su ase de "e)pola$!7a!#n e6iste un aumento de la permeabilidad del Na /hay m=s Na uera por eso entra0$ es b=sicamente en la neurona$ ibra muscular. En el caso de la producci3n de insulina aumentar= la permeabilidad del calcio. La $epola$!7a!#n es debida a un aumento del pS$ siempre debido a la conductancia al 9 /salida del 90. Adem=s pueden aparecer otros iones &ue estudian morolo%'as un poco distintas. El poten!al "e e80!l!,$!o para el sodio se puede calcular utiliHando la ecuaci3n de olman$ para la medida e6acta lo meor es el re%istro intracelular. La bomba sodiopot=sica electro%énica también participa por&ue tiene la capacidad de devolver a su sitio los iones
A.
CONDUCCIÓN DEL IMPULSO NER9IOSO O ASPECTOS ESPECILAES DE TRAMSMISIÓN DE SE:ALES EN LOS TRONCOS NER9IOSOS. •
PER;ODOS REFRACTARIOS
#upone una situaci3n de inescitabilidad de la membrana cuando una célula acaba de ser estimulada y acaba de %enerar un potencial de acci3n$ el potencial de acci3n inmediatamente no puede %enerar otro. A,)ol0to: per'odo de tiempo inmediatamente después de un potencial de acci3n en donde no hay respuesta independientemente de la intensidad del est'mulo &ue se le apli&ue. •
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Relat!
1or el hecho de e6istir car%as positivas al lado de ne%ativas se %eneran unas corrientes locales &ue van desde el positivo al ne%ativo$ esa corriente va a ser la &ue va a ir desplaHando la Hona vecina. No se puede volver hacia atr=s por&ue est= el per'odo reractario absoluto. E6isten dos tipos de células nerviosas: Neuronas miel'nicas •
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Neuronas no miel'nicas.
La conducci3n del impulso nervioso es dierente para cada una de ellas. La conducci3n nerviosa en las !,$a) (!eln!a) es una transmisi3n r=pida$ por término medio tienen unas G? um de di=metro con una velocidad de conducci3n de unos C?? ms%. El potencial de acci3n es enviado mediante la Teo$a )altato$!a$ lo &ue hace esa despolariHaci3n es &ue va saltando de nodo de 2anvier en nodo. La t$an)(!)!#n )!n (!el!na es lenta por término medio de ?$J um de di=metro y la velocidad de conducci3n de alrededor de ?$J ms%$ la transmisi3n se va produciendo en toda la Hona de a63n. La transmisi3n del impulso nervioso saltatorio de las células con melina es m=s econ3mica ener%éticamente para el or%anismo. Una molécula de AT1 intercambia F de Na y G de 9. La
1otencia /tiempo transcurrido entre en encendido de Eshm y el inicio del potencial de acci3n0.
Fato$e) 80e on"!!onan la
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La te(pe$at0$a. La velocidad de conducci3n se eleva pro%resivamente al elevar la temperatura$ desde J hasta ?$ a partir de los ? se estabiliHa.
#i se superan los J hay un blo&ueo de la conducci3n nerviosa y como consecuencia la muerte$ por eso es tan importante controlar la temperatura del or%anismo. Una iebre &ue supere los ? se debe baar por&ue podr'a causar da(os irreversibles en el sistema nervioso. La e"a" "e la !,$a. La velocidad de la ibra es mayor en unci3n de la edad y se detiene manteniendo una velocidad ia cuando se lle%a a la pubertad. •
Transporte de membrana En biolo%'a celular se denomina t$an)po$te "e (e(,$ana ,!ol#%!a al conunto de mecanismos &ue re%ulan el paso de solutos$ como iones y pe&ue(as moléculas$ a través de membranas plasm=ticas$ esto es$ bicapas lip'dicas &ue poseen prote'nas embebidas en ellas. Dicha propiedad se debe a la selectividad de membrana$ una caracter'stica de las membranas celulares &ue las aculta como a%entes de separaci3n espec'ica de sustancias de distinta 'ndole &u'micaV es decir$ la posibilidad de permitir la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de otras. C Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana est=n mediados por prote'nas transportadoras de membrana$ m=s o menos especialiHadas en el transporte de moléculas concretas. 1uesto &ue la diversidad y isiolo%'a de las distintas células de un or%anismo est= relacionada en buena medida con su capacidad de captar unos u otros elementos e6ternos$ se postula &ue debe e6istir un acervo de prote'nas transportadoras espec'ico para cada tipo celular y para cada momento isiol3%ico determinadoV C dicha e6presi3n dierencial se encuentra re%ulada mediante: la transcripci3n dierencial de los %enes codiicantes para esas prote'nas y su traducci3n$ es decir$ mediante los mecanismos %enético5moleculares$ pero también a nivel de la biolo%'a celular: dichas prote'nas pueden re&uerir de activaci3n mediada por rutas de se(aliHaci3n celular $ activaci3n a nivel bio&u'mico o$ incluso$ de localiHaci3n en ves'culas del citoplasma.G ;n"!e )ocultar+
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Ceneralidades
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GTermodin=mica
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FTipos o
F.C Diusi3n simple
o
F.G Diusi3n acilitada
o
F.F Transporte activo y cotransporte F.F.CTransportadores
#electividad de membrana
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o
.C #electividad para electrolitos
o
.G #electividad para no electrolitos
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J7éase también
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B2eerencias
Generalidades)editar + Termodin=micamente$ el luo de sustancias de un compartimento a otro puede realiHarse a avor o en contra de un %radiente$ ya sea de concentraci3n$ o electro&u'mico. #i el intercambio de sustancias se realiHa a avor del %radiente$ esto es$ en el sentido de los potenciales decrecientes$ el re&uerimiento de ener%'a e6terno al sistema es nuloV si$ en cambio$ el transporte se hace en contra del %radiente$ se re&uiere el aporte de ener%'a$ ener%'a metab3lica en nuestro caso. F 1or eemplo$ un mecanismo &u'mico de separaci3n cl=sico &ue no re&uiere un aporte de ener%'a e6terno es la di=lisis: en ella$ una membrana semipermeable separa dos soluciones &ue diieren en la concentraci3n de un mismo soluto. #i la membrana permite el paso de a%ua pero no el del soluto$ sucede &ue el a%ua luye hacia el compartimento m=s concentrado en soluto$ a in de establecer un e&uilibrio en el cual la ener%'a del sistema sea m'nima. 1ara &ue suceda este luo$ puesto &ue el a%ua se desplaHa de un lu%ar muy concentrado a uno muy diluido en disolvente /en cuanto a soluto$ se da la situaci3n opuesta0$ y$ por ello$ lo hace a avor de %radiente$ no se re&uiere un aporte de ener%'a e6terno.
Dia%rama de una membrana plasm=tica. C. osol'pido G. colesterol F. %licol'pido . %lQcido J. prote'na transmembrana B. %licoprote'na K. prote'na anclada a un osol'pido . %licoprote'na periérica.
La naturaleHa de las membranas biol3%icas$ especialmente la de sus l'pidos$ es anip=tica$ lo &ue se traduce en &ue orman una bicapa &ue alber%a una parte interna hidro3bica y una e6terna hidro'lica$ permite &ue sura una posibilidad de transporte$ la diusi3n simple o diusi3n pasiva$ &ue consiste en la diusi3n de sustancias a su través sin %asto de ener%'a metab3lica y sin ayuda de prote'nas transportadoras. En el caso de &ue la sustancia a transportar posea una car%a neta$ diundir= no s3lo en respuesta a un %radiente de concentraci3n$ sino también al potencial de membrana$ esto es$ al %radiente electro&u'mico. Pe$(ea,!l!"a" $elat!
E,emplos
#omportamiento
/ol"culas polares peque0as sin carga
Urea, agua, etanol
'ermean, total o parcialmente
+randes mol"culas polares sin carga
glucosa, !ructosa
(o permean
Xones
\, (a , 8l#, 81@#
(o permean
/ol"culas polares cargadas
$B', aminoácidos, glucosa# 2#!os!ato
(o permean
+ases
81;, 'ermean (;, 1;
1uesto &ue son pocas las moléculas &ue son capaces de diundir a través de una membrana lip'dica$ la mayor'a de los procesos de transporte involucran a prote'nas de transporte. #e trata de prote'nas transmembrana &ue poseen multitud de hélices ala inmersas en la matriH lip'dica o bien$ al menos en bacterias$ beta l=minas. Dicha estructura probablemente impli&ue una v'a de entrada a través de entornos hidro'licos proteicos &ue causar'an una disrupci3n en el medio altamente hidro3bico constituido por los l'pidos.C Las prote'nas intervienen de diversas ormas en el transporte: actQan tanto como bombas impulsadas por AT1$ esto es$ por ener%'a metab3lica$ o como canales de diusi3n acilitada.
Termodinámica)editar + Un proceso isiol3%ico s3lo puede llevarse a cabo si no contraviene los principios termodin=micos elementales. El transporte de membrana obedece al%unas leyes 'sicas &ue deinen sus capacidades y por ello su utilidad biol3%ica.
Un principio %eneral de la termodin=mica &ue %obierna la transerencia de sustancias a través de membranas u otras supericies es &ue el cambio de la ener%'a libre$ WG$ para el transporte de un mol de una sustancia concentrada a C en un compartimento$ hacia un lu%ar en el &ue esté a G$ es de:J 1or lo &ue si G es menor &ue C$ WG es también ne%ativo$ y el proceso es termodin=micamente avorable. onorme se va transiriendo la ener%'a de un compartimento a otro$ y salvo &ue interven%an otros actores$ se lle%a a un e&uilibrio donde G-C$ y por ello WG-?. No obstante$ e6isten tres circunstancias en las &ue puede evitarse esta i%ualdad$ circunstancias vitales para el desempe(o de la unci3n in vivo de las membranas biol3%icas:J •
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Las macromoléculas de un lado de la membrana pueden unir espec'icamente a un determinado compuesto o modiicarlo &u'micamente. De este modo$ aun&ue la concentraci3n del compuesto sea realmente dierente a ambos lados de la membrana$ su disponibilidad reducida en uno de los compartimentos puede hacer &ue$ a eectos pr=cticos$ no e6ista un %radiente &ue avoreHca el transporte. 1uede e6istir un potencial eléctrico de membrana a través de ella &ue inluya en la distribuci3n de iones. 1or eemplo$ para un proceso en el &ue el transporte de iones se de desde el e6terior al interior$ sucede &ue: Donde @ es la constante de @araday y WP el potencial de membrana$ en voltios. #i WP es ne%ativo y I es positivo$ el término ZFΔP contribuye de orma ne%ativa a WG$ esto es$ avorece el transporte de cationes hacia el interior de la célula. Esto es$ si la dierencia de potencial se mantiene$ el estado de e&uilibrio W G-? no corresponder= a una cantidad e&uimolecular de iones a ambos lados de la membrana. #i se acopla un proceso con una W G ne%ativa al proceso$ el W G %lobal deber= ser modiicado. Esta situaci3n$ comQn en el transporte activo$ se describe se%Qn: Donde WGb corresponde a una reacci3n avorecida termodin=micamente$ como la hidr3lisis de AT1$ o el cotransporte de un compuesto &ue se desplace a avor de su %radiente. •
Tipos)editar + D!0)!#n )!(ple)editar + Artículo principal: Diusi3n simple
Una membrana semipermeable separa dos compartimentos con concentraciones distintas de un soluto: con el paso del tiempo$ el soluto diundir= hasta alcanHar el e&uilibrio a a mbos lados.
La diusi3n simple se lleva a cabo cuando el movimiento de sustancias en la célula i%uala las concentraciones de un medio determinado. Este tipo de transporte se realiHa de manera espont=nea$ principalmente con %ases como el nitr3%eno$ di36ido de carbono$ o6'%eno y moléculas sin car%a como el etanol y la urea$ los cuales pueden entrar y salir libremente se%Qn la concentraci3n del
medio donde la sustancia se encuentre. Una caracter'stica importante es &ue el transporte se da sin %asto de ener%'a$ a avor del %radiente de concentraci3n. J No re&uiere de la intervenci3n de prote'nas de membrana$ pero s' de las caracter'sticas de la sustancia a transportar y de la naturaleHa de la bicapa. 1ara el caso de una membrana osolip'dica pura$ la velocidad de diusi3n de una sustancia depende de su: •
%radiente de concentraci3n$
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hidroobicidad$
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tama(o$
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car%a$ si la molécula posee car%a neta.
Estos actores aectan de diversa manera a la velocidad de diusi3n pasiva: •
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•
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a mayor %radiente de concentraci3n$ mayor velocidad de diusi3n$ a mayor hidroobicidad$ esto es$ mayor coeiciente de partici3n$ mayor solubilidad en l'pido y por tanto mayor velocidad de diusi3n$ a mayor tama(o$ menor velocidad de diusi3n$ dado un potencial de membrana$ es decir$ la dierencia de potencial entre la cara e6oplasm=tica y la endoplasm=tica de la membrana$ y un %radiente de concentraci3n se deine un %radiente electro&u'mico &ue determina las direcciones de transporte ener%éticamente avorables de una molécula car%ada$ dependiendo de la naturaleHa de ésta y del si%no del potencial$ si bien la mayor parte de las células animales poseen car%a ne%ativa en su e6terior. B
La diusi3n simple a través de la membrana lip'dica muestra una cinética de no saturaci3n$ esto es$ &ue$ puesto &ue la tasa neta de entrada est= determinada s3lo por la dierencia en el nQmero de moléculas a cada lado de la membrana$ la entrada aumenta en proporci3n a la concentraci3n de soluto en el luido e6tracelular. Esta caracter'stica distin%ue la diusi3n simple de los mecanismos de penetraci3n por canales de transporte mediado. B
D!0)!#n a!l!ta"a)editar +
La diusi3n acilitada involucra el uso de una prote'na para acilitar el movimiento de moléculas a través de la membrana. En al%unos casos$ las moléculas pasan a través de canales con la prote'na. En otros casos$ la prote'na cambia su orma$ permitiendo &ue las moléculas pasen a través de ella.
"ao el mismo principio termodin=mico &ue en el caso de la diusi3n simple$ es decir$ &ue el soluto a transportar lo hace a avor de %radiente$ la diusi3n acilitada opera de modo similar$ pero est= acilitada por la e6istencia de prote'nas canal$ &ue son las &ue acilitan el transporte de$ en este caso$ a%ua o al%unos iones y moléculas hidr3ilas. Estas prote'nas inte%rales de membrana conorman estructuras en orma de poro inmersas en la bicapa$ &ue dean un canal interno hidro'lico &ue permite el paso de moléculas altamente lip3obas como las mencionadas anteriormente. La apertura de este canal interno puede ser constitutiva$ es decir$ continua y desre%ulada$ en los canales no re%ulados$ o bien puede re&uerir una se(al &ue medie su apertura o cierre: es el caso de los canales re%ulados.C
T$an)po$te at!
empleo de AT1$ son: su elevado %rado de selectividad y su acilidad de inhibici3n armacol3%ica selectiva. B T$an)po$ta"o$e))editar +
Uniporte$ simporte y antiporte de moléculas a través de transportadores de membrana.
Un transportador puede moviliHar diversos iones y moléculas. #e%Qn la direccionalidad$ se distin%uen: •
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El transporte por medio de prote'nas llamado simporte es también llamado cotransporte$ mueve un ion a avor de su %radiente de concentraci3n y otro en contra de su %radiente pero en el mismo sentido$ este transporte %asta un AT1 de ener%'a pero lo obtiene al momento en &ue mueve al ion a avor de su %radiente. Este transporte es caracter'stico de varios procesos isiol3%icos muy importantes$ especialmente en el epitelio absorbente del intestino del%ado y el tQbulo renal. Eemplo de este transporte es el denominado #LUT C. El transporte por medio de prote'nas llamado antiporte es también denominado contratransporte$ mueve dos moléculas o dos iones en sentidos opuestos también con un %asto de ener%'a de un AT1.
Dia%rama simpliicado de una bomba de sodio.
Una bomba es una prote'na &ue hidroliHa AT1 para transportar a través de una membrana un determinado soluto a in de %enerar un %radiente electro&u'mico &ue coniera unas caracter'sticas de potencial a ésta. Dicho %radiente posee un interés por s' mismo para la deinici3n del estado de la célula$ como es el potencial de Nernst$ pero interviene activamente en el transporte de sustancias a través de la membrana$ &ue es el tema a&u' tratado$ puesto &ue aporta un aumento de entrop'a al sistema en caso de cotransporte de sustancias &ue se encuentran en trasie%o en contra de su %radiente.
Una de las bombas de mayor relevancia en células animales es la bomba sodio5potasio$ &ue opera mediante el mecanismo si%uiente: K C. Uni3n de tres Na* a sus sitios activos. G. @osorilaci3n de la cara citoplasm=tica de la bomba &ue induce a un cambio de conormaci3n en la prote'na. Esta osorilaci3n se produce por la transerencia del %rupo terminal del AT1 a un residuo de =cido asp=rtico de la prote'na. F. El cambio de conormaci3n hace &ue el Na* sea liberado al e6terior. . Una veH liberado el Na*$ se unen dos moléculas de 9 * a sus respectivos sitios de uni3n de la cara e6tracelular de la prote'na. J. La prote'na se desosorila produciéndose un cambio conormacional de esta$ lo &ue produce una transerencia de los iones de 9* al citosol.
Selectividad de membrana )editar + 1uesto &ue la caracter'stica primordial del transporte a través de una membrana biol3%ica es la selectividad de ésta y su subsi%uiente actuaci3n como barrera espec'ica para determinadas sustancias$ la isiolo%'a subyacente de este en3meno ha sido estudiada prousamente. l=sicamente se ha dividido el estudio de esta propiedad en lo reerente a electrolitos y a no electrolitos.
Selet!
mismo si%no$ pero acilitar= el paso de los car%ados ne%ativamente. Adem=s$ en este caso$ los iones m=s pe&ue(os pueden interactuar de orma m=s cercana por cuestiones estéricas$ lo cual incrementa en mucho las interacciones car%a5car%a y$ por tanto$ e6a%era el eecto. B
Selet!