Forze che guidano i trasporti Flashcards
Forze
Le molecole sono influenzate da tre tipi di forze:
1. Chimiche
2. Elettriche
3. Elettrochimiche
Forze chimiche
Quando una sostanza è presente a DIVERSE CONCENTRAZIONI ai DUE LATI della membrana si stabilisce un GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE attraverso la membrana.
Poiché le molecole si muovono spontaneamente SECONDO GRADIENTE DI CONCENTRAZIONE questo è come una forza che spinge le molecole in quella particolare direzione quindi il gradiente di concentrazione viene definito come una FORZA CHIMICA la cui direzione è sempre in direzione della caduta del gradiente
Forze elettriche
Gli ioni sono influenzati da forze elettriche oltre che da forze chimiche.
Le forze elettriche originano dalla presenza di un POTENZIALE DI MEMBRANA, una differenza di potenziale elettrico che esiste tra i due lati della membrana
Separazione di cariche
I liquidi corporei contengono CATIONI, carichi positivamente, e ANIONI, carichi negativamente.
Il LIQUIDO INTRACELLULARE contiene un leggero ECCESSO di ANIONI cosa che gli conferisce una CARICA NETTA NEGATIVA.
Il LIQUIDO EXTRACELLULARE contiene un leggero ECCESSO di CATIONI e quindi una CARICA NETTA POSITIVA.
Poiché le cariche positive e negative sono distribuite in modo diverso all’interno e all’esterno di una cellula si dice che esiste una SEPARAZIONE DI CARICHE ai DUE LATI della membrana.
Il POTENZIALE DI MEMBRANA della cellula riflette questa separazione di cariche e viene misurato in unità di potenziale elettrico cioè in millivolt (mV).
Poiché l’INTERNO di una cellula è tipicamente più NEGATIVO dell’esterno, il potenziale di membrana è in genere di circa -70 mV
Potenziale elettrico
Il potenziale elettrico è una forma di ENERGIA POTENZIALE cioè una FORZA ELETTRICA che agisce su molecole cariche e che ha il potenziale che ne causa il loro movimento.
La separazione di carica è energia potenziale per il FLUSSO DI CORRENTE attraverso la membrana.
La corrente nei sistemi biologici è causata dal movimento degli ioni. In tal modo il potenziale di membrana crea una forza elettrica utile per il movimento degli ioni
Direzione della forza elettrica
Dipende dalla CARICA dello ione:
- i CATIONI sono attratti dalla carica negativa all’interno della cellula e dispongono di una forza elettrica diretta verso l’INTERNO
- gli ANIONI sono respinti dal potenziale di membrana interno negativo e dispongono di una forza elettrica diretta verso l’ESTERNO
- molecole sprovviste di carica non sono influenzate dal potenziale di membrana perciò hanno forza elettrica pari a 0
Ampiezza della forza elettrica
Dipende dall’ampiezza del potenziale di membrana e dalla quantità di cariche trasportate dallo ione ed aumenta all’aumentare di questi fattori.
Potenziale di membrana più ampio: maggiori cariche negative all’interno e più cariche positive all’esterno, aumento forze attrattive e repulsive, aumento forza elettrica
Forze elettrochimiche
Forza TOTALE che agisce sugli ioni (combinazione di forza elettrica e forza chimica).
La direzione della forza elettrochimica che agisce su uno ione dipende dalla direzione netta delle forze chimiche e di quelle elettriche.
Se entrambe le FORZE vanno nella STESSA DIREZIONE anche la FORZA ELETTROCHIMICA agirà nella STESSA DIREZIONE.
Se le FORZE chimiche e quelle elettriche sono OPPOSTE la FORZA ELETTRICHIMICA agirà nella DIREZIONE della FORZA MAGGIORE tra le due.
Per determinare se è maggiore la forza elettrica o la forza chimica occorre conoscere il POTENZIALE DI EQUILIBRIO DELLO IONE al quale la FORZA ELETTRICA è UGUALE ed OPPOSTA alla FORA CHIMICA producendo così una FORZA ELETTROCHIMICA pari a 0
Ampiezza e segno del potenziale di equilibrio
Dipendono dall’ampiezza e dalla direzione del gradiente di concentrazione di quello ione e dalla sua carica.
Es. ioni sodio più concentrati all’esterno della cellula quindi forza chimica verso l’interno. Per controbilanciare la forza chimica è richiesta una forza elettrica verso l’esterno. Poiché il sodio è carico positivamente un potenziale di membrana positivo sarà in grado di controbilanciare la forza chimica diretta all’interno della cellula. Ciò significa che il potenziale di equilibrio del sodio deve essere positivo
Potenziale di membrana = potenziale di equilibrio : ione in equilibrio, non si muove
Potenziale di membrana < potenziale di equilibrio : forza elettrochimica verso l’esterno
Potenziale di membrana > potenziale di equilibrio : forza elettrochimica verso l’interno
Equazione di Nernst
Permette di calcolare il potenziale di equilibrio di uno ione.
Stabilisce una relazione quantitativa tra la differenza di potenziale elettrico e il rapporto di concentrazione di un singolo ione tra i due lati della membrana plasmatica
Velocità di trasporto
La velocità con la quale una sostanza viene trasportata attraverso una membrana viene definita in base al numero di molecole che attraversano la membrana in un dato periodo di tempo ed è chiamata FLUSSO.
Il flusso di molecole in UNA DIREZIONE o nell’altra è un FLUSSO UNIDIREZIONALE.
La DIFFERENZA tra i flussi unidirezionali costituisce il FLUSSO NETTO.
C’è una proporzionalità diretta tra il flusso netto e l’ampiezza del gradiente di concentrazione per una sostanza non carica che attraversa la membrana per diffusione facilitata.
Se il gradiente di concentrazione aumenta o diminuisce di un dato fattore, il flusso aumenta o diminuisce dello stesso fattore.
Quando la permeabilità è elevata il flusso netto aumenta a parità di gradiente di concentrazione.
Per molecole che attraversano una membrana per diffusione facilitata se la concentrazione da un lato della membrana aumenta mentre nell’altro rimane costante si osserva inizialmente un rapido incremento del flusso netto che però successivamente si stabilizza.
Questa stabilizzazione si verifica perché i carrier vengono saturati al 100% in presenza di elevate concentrazioni di molecole da trasportare