Objetivos
1 - Analisar as condições para a gênese e manutenção de uma diferença de potencial através de uma membrana: equações de Nernst e de Goldman, Hodgkin e Katz.
2 - Entender o potencial de repouso de uma célula.
3 - Reconhecer os íons que estão em equilíbrio através de uma membrana celular.
4 - Entender a função da bomba Na+/K.
5 - Descrever o equilíbrio de Donnan.
INTRODUÇÃO
Até o momento, procuramos elucidar os fatores responsáveis pelo transporte de substâncias não carregadas através de uma membrana. Todavia, é conhecida há muito tempo a existência de fenômenos elétricos (potenciais elétricos) associados a vários tipos de atividades de diagnóstico: eletrocardiograma, eletro-encefalograma, etc. Qual seria a origem destes potenciais?
Eletro-difusão:
É o fluxo provocado pela carga da molécula (migração), e é independente do fluxo proveniente da diferença de concentração (difusão).
Potencial Elétrico e Trabalho Elétrico:
Se alguns componentes do sistema forem eletricamente carregados e se existir neste sistema um campo elétrico, o trabalho elétrico realizado é igual a qAY, sendo q a carga elétrica e AY a diferença de potencial elétrico entre dois pontos deste campo em que se deslocaram estes componentes.
Assim, ao se transportar um mal de um componente i carregado, de uma região 1 para região 2 do sistema, o trabalho elétrico envolvido corresponde à energia livre malar deste componente e é igual a
Zj . F (ψ2 – ψ1)
Onde:
Zj corresponde à valência do íon
F é o número de Faraday (carga elétrica de i mol de íons monovalentes = 96.500 Coulomb/mol)
ψ2 e ψ1 são os valores do potencial elétrico nos pontos 1 e 2 deste sistema.
Potencial Eletroquímico – Trabalho Eletroquímico:
Para solutos eletricamente carregados, quando entre duas regiões 1 e 2 existem simultaneamente diferenças de potencial elétrico e de concentração, a diferença de potencial eletroquímica ou de energia livre malar do componente i será a soma algébrica das diferenças de potencial químico e elétrico vistas anteriormente Assim:
Ci (2)
Δμj = μj2 – μj1 = R.T. In ------- + Zj F (Δψ2 – ψ1)
Ci (1)
Sendo Δμj a diferença de potencial eletroquímico do componente i entre as regiões 1 e 2, assim como nos dois casos já vistos, Δμj corresponde ao trabalho eletroquímico envolvido no transporte do componente i, carregado eletricamente, num sistema em que existe além de um gradiente elétrico, um gradiente de concentração.
Quando Δμj = 0, o componente i está em equilíbrio porque ambos os termos são nulos ou porque se anulam entre si.
Nesta situação, temos:
Ci (2)
Δμ2-1 = 0 = R.T. In ---------- + Zj F . Δψ2-1
Ci (1)
Ci (2)
- RT = --------- + Zj F . Δψ2-1
Ci (1)
R.T.In Ci (2)
Δψ2-1 = --------- . -------- <--- Equação de Nernst
Zj F Ci (1)
Onde:
R = 8,3 J/k.mol
T = tempo em k (273+37=31 O)
Z = carga do íon
F = Constante de Faraday = 96500 C/mol
μ = potencial eletroquímico
Δψ = diferença de potencial elétrico
Equação de Nernst :
Ela dá a diferença de potencial elétrico necessária e suficiente para equilibrar uma diferença de concentração do componente i entre as duas regiões (potencial de equilíbrio do componente i).
PRÓXIMO TEXTO: Transporte de solutos iônicos