La membrana celular está compuesta principalmente por fosfolípidos que forman una bicapa lípida que delimita la célula y mantiene el equilibrio entre el interior y el exterior celular. Esta estructura confiere propiedades de permeabilidad selectiva a la membrana y permite el transporte de sustancias a través de procesos pasivos como la difusión simple y facilitada, o activos mediante transportadores proteicos.

1. Biofísica de las
membranas celulares

2. MMEEMMBBRRAANNAA CCEELLUULLAARR
 LLaa mmeemmbbrraannaa ppllaassmmááttiiccaa::
eess uunnaa eessttrruuccttuurraa llaammiinnaarr qquuee eenngglloobbaa aa llaass
ccéélluullaass,, ddeeffiinnee ssuuss llíímmiitteess yy
ccoonnttrriibbuuyyee aa mmaanntteenneerr eell eeqquuiilliibbrriioo eennttrree
eell iinntteerriioorr yy eell eexxtteerriioorr cceelluullaarr..

3. Brom. Maria ddeell PPiillaarr CCoorrnneejjoo

4. CARACTERISTICAS GGEENNEERRAALLEESS
 Constituida por fosfolípidos, los cuales están
formados por una cabeza polar hidrofílica (fosfato
cargado eléctricamente) y dos colas apolares e
hidrofóbicas (ácidos grasos).
 De acuerdo con las propiedades de los fosfolípidos
estos se organizan formando una bicapa lípidica,
la cual se constituye en una barrera de
protección y proceso de intercambio de sustancias
con el medio externo.

5. CARACTERISTICAS GENERALES
 La membrana celular limita el intercambio de
moléculas o sustancias, puesto que presenta una
permeabilidad selectiva que interviene en los
procesos de transporte, los cuales pueden ser de
carácter activo o pasivo.
 Dentro del transporte pasivo se encuentra el paso
de moléculas por difusión simple y facilitada (canales
o poros), que se da debido a la diferencia de
concentraciones en el interior y exterior de la
membrana, generando un gradiente de concentración
proporcional al flujo neto, razón por la cual no requiere
energía adicional.

6. CARACTERISTICAS GENERALES
 El transporte activo, a diferencia del pasivo,
se presenta a través de transportadores, los
cuales requieren de energía para transportar
moléculas a través de la membrana aún en
contra del gradiente de concentración,
 un ejemplo de ello,
son las proteínas que hacen parte de las
membranas celulares, estas utilizan la energía
proporcionada por el ATP o por los
carbohidratos de la membrana para transportar
moléculas.

7. EESSTTRRUUCCTTUURRAA
EEll mmooddeelloo eessttrruuccttuurraall mmaass aacceeppttaaddoo eess eell
ddee
““MMOOSSAAIICCOO FFLLUUIIDDOO””
 BBiiccaappaa lliippííddiiccaa fflluuiiddaa
 PPrrootteeíínnaass iinntteeggrraalleess ddee llaa mmeemmbbrraannaa
 PPrrootteeíínnaass ppeerriifféérriiccaass

8. PPRROOPPIIEEDDAADDEESS
Liposolubilidad: Se debe a la bicapa lipídica
Fluidez: Depende de la longitud de las cadenas de los
ácidos grasos, del número de dobles enlaces que
hay en ellos y de la temperatura
Asimetría: las superficies de la membrana presenta
distinta composición y tiene diferentes funciones
Dinamismo: Tanto lípidos como proteínas tienen
movimiento en la membrana.
(traslación, rotación y flip-flop)

9. FFUUNNCCIIOONNEESS
 PPEERRMMEEAABBIILLIIDDAADD SSEELLEECCTTIIVVAA
 AACCTTIIVVIIDDAADD EENNZZIIMMAATTIICCAA
 IINNTTEERRCCAAMMBBIIOO DDEE IINNFFOORRMMAACCIIOONN
 RREECCOONNOOCCIIMMIIEENNTTOO

10. TRANSPORTE AA TTRRAAVVEESS DDEE
MMEEMMBBRRAANNAASS
 LLooss mmeeccaanniissmmooss ddee ttrraannssppoorrttee aa ttrraavvééss ddee llaa
mmeemmbbrraannaa ccuummpplleenn uunnaa ffuunncciióónn ddiinnáámmiiccaa
ppaarraa mmaanntteenneerr uunn mmeeddiioo iinntteerrnnoo ttaall qquuee
ppeerrmmiittaa llaass rreeaacccciioonneess bbiiooqquuíímmiiccaass
nneecceessaarriiaass ppaarraa eell mmaanntteenniimmiieennttoo ddee llaa vviiddaa..
 UUnnaa ddee llaass ccaarraacctteerrííssttiiccaass pprriinncciippaalleess ddee llaass
mmeemmbbrraannaass eenn eessttee sseennttiiddoo eess ssuu
permeabilidad selectiva

11. TTRRAANNSSPPOORRTTEE PPAASSIIVVOO
AA.. DDIIFFUUSSIIOONN SIMPLE
BB.. OOSSMMOOSSIISS
CC.. DDIIFFUUSSIIOONN FFAACCIILLIITTAADDAA

12. DDIIFFUUSSIIOONN
 Difusión:
Es un movimiento aleatorio que depende de la
energía térmica de un sistema de partículas y de la
diferencia de concentración entre dos regiones,
de modo que el flujo neto de partículas de una región
de mayor concentración a otra de menor
concentración se puede entender como
difusión simple
 Cuando este fenómeno se presenta, se evidencia un
gradiente de concentración que indica la dirección del
flujo, en el cual se desplazan las partículas.

13. DDIIFFUUSSIIOONN
 En el caso de las membranas celulares:
 la difusión simple depende de la concentración y del
tipo de molécula que va a ser transportada.
Las moléculas de los gases (CO2, O2),
las moléculas hidrofóbicas (benceno)
las moléculas polares pequeñas (H2O y etanol),
Estas moléculas, son solubles en su bicapa lípidica.
 Por otra parte, las moléculas polares grandes son
transportadas a través de la membrana por medio de
los diferentes tipos de transportadores.

14. DDIIFFUUSSIIOONN
 EEss eell mmoovviimmiieennttoo lliibbrree ddee mmoollééccuullaass ddee
ssoolluuttoo aa ttrraavvééss ddee llaa mmeemmbbrraannaa,,
a favor del gradiente de concentración.
A= (alta concentración) __difunde___> B (baja concentración)
10mg/ml ---------------------------------> 5mg/ml
 EEll fflluujjoo ssee ddeennoommiinnaa
FFLLUUJJOO DDIIFFUUSSIIOONNAALL..

15. GGRRAADDIIEENNTTEE
 Es la variación de intensidad de un fenómeno,
por unidad de distancia entre un punto y otro
 EEll ggrraaddiieennttee eess uunn vveeccttoorr qquuee iinnddiiccaa llaa
ddiirreecccciióónn yy sseennttiiddoo eenn eell ccuuaall ccrreeccee llaa
iinntteennssiiddaadd ddeell ffeennóómmeennoo

16.  GGRRAADDIIEENNTTEE DDEE CCOONNCCEENNTTRRAACCIIOONN::
EEss eell ccaammbbiioo ddee ccoonncceennttrraacciióónn ddee uunnaa
ssuussttaanncciiaa,, qquuee eexxiissttee aa lloo llaarrggoo ddeell rreecciippiieennttee
qquuee ccoonnttiieennee uunnaa ssoolluucciióónn ddee ddiicchhaa ssuussttaanncciiaa..
GG == CC11 -- CC22
dd
 GGRRAADDIIEENNTTEE EELLEECCTTRROOQQUUIIMMIICCOO::
EEss uunnaa ddiissttrriibbuucciióónn aassiimmééttrriiccaa ddee ccaarrggaass ddee
ddiissttiinnttoo ssiiggnnoo eennttrree 22 ppuunnttooss..
((EEnn bbiiooffííssiiccaa ttaammbbiiéénn ssee lloo llllaammaa
PPOOTTEENNCCIIAALL))

17.  FFLLUUJJOO NNEETTOO::
EEss llaa ccaannttiiddaadd ddee ssuussttaanncciiaa qquuee ssee mmuueevvee
ddee uunn llaaddoo aa oottrroo ddeell rreecciippiieennttee,, ppoorr
uunniiddaadd ddee ttiieemmppoo..
JJ == JJ 1122 –– JJ2211

18.  EEll fflluujjoo ((JJ))
eess uunn vveeccttoorr ccuuyyoo mmóódduulloo mmiiddee llaa ccaannttiiddaadd
ddee ppaarrttííccuullaass qquuee aattrraavviieessaann llaa uunniiddaadd ddee
áárreeaa eenn llaa uunniiddaadd ddee ttiieemmppoo
((mmoolleess//ccmm22 .. sseegg))..
 Su dirección y sentido es desde la
región de mayor concentración hacia la
de menor concentración..

19. Difusión simple
 Para el estudio del transporte a través de las
membranas celulares por difusión simple, es
necesario considerar las leyes que rigen los procesos
de difusión:
 las Leyes de Fick. las cuales relacionan:
la densidad de flujo de moléculas,
la diferencia de concentración,
el coeficiente de difusión de las moléculas
la permeabilidad de la membrana
como variables fundamentales en el proceso de
difusión.

20. Leyes de Fick
 Primera Ley de Fick:
La velocidad de difusión es directamente
proporcional a una constante (K), a la
superficie de absorción (A), y al gradiente de
concentración (C1-C2), e inversamente
proporcional al grosor de la membrana (d)
La constante de difusión (K) depende de varios factores:
•Tamaño o peso molecular
•Forma
•Grado de ionización
•Liposulibilidad

21. Ley de Fick
VV== KK AA((CC11--CC22))
dd
VV== vveelloocciiddaadd ddee ddiiffuussiióónn..
KK== ccoonnssttaannttee
AA== ssuuppeerrffiicciiee ddee aabbssoorrcciióónn
CC== ggrraaddiieennttee ddee ccoonncceennttrraacciióónn ((CC11--CC22))
dd == ggrroossoorr ddee llaa mmeemmbbrraannaa

22. Primera Ley de Fick:
La diferencia en la concentración entre ambos medios (c)
inversamente proporcional al espesor de la membrana (x):
La densidad de partículas en este flujo (J) depende del
gradiente de concentración y de la facilidad con que las
partículas atraviesan la membrana (D o coeficiente de difusión).
El signo negativo indica la dirección del flujo (de mayor a menor
concentración).
J es la densidad de corriente de partículas,
D es el coeficiente de difusión
es el gradiente de concentración.

23.  Al considerar una membrana de espesor, en la cual
se presenta una diferencia de concentración
ΔC = C2 − C1 constante,
la primera Ley de Fick se puede reescribir como:
J= --DD ----------
El coeficiente de permeabilidad de la membrana es:
D
PP == --------------
ΔX
ΔC
ΔX

24.  La ecuación que expresa la conservación del número
de moléculas, obtenida a partir del análisis del flujo
entrante y saliente de las moléculas a través de un
área y de la rapidez de acumulación (aumento por
unidad de tiempo del número de partículas por unidad
de volumen) es:
 Δn = - Δj
Δt Δx
Reemplazando, se obtiene:

25. LLEEYY DDEE FFIICCKK
 ““EEll fflluujjoo nneettoo ddee mmoollééccuullaass ppoorr uunniiddaadd ddee
áárreeaa ddee mmeemmbbrraannaa eess pprrooppoorrcciioonnaall aall
ggrraaddiieennttee ddee ccoonncceennttrraacciióónn””..

26. La ley de Fick puede expresarse como :
Donde J = vector flujo ;
D = coeficiente de Difusión

27.  La constante ddee pprrooppoorrcciioonnaalliiddaadd eenn llaa eexxpprreessiióónn ddee
llaa lleeyy ddee FFiicckk eess eell
ccooeeffiicciieennttee ddee ddiiffuussiióónn DD ((ccmm22//sseegg)),,
qquuee ddeeppeennddee,, eenn ggeenneerraall,, ddee::
 TTeemmppeerraattuurraa ((aauummeennttaa ccoonn llaa tteemmppeerraattuurraa)),,
 SSoolluuttoo ((ttaammaaññoo ddee llaass ppaarrttííccuullaass aa ddiiffuunnddiirr))
 MMeeddiioo aa ttrraavvééss ddeell ccuuaall ddiiffuunnddee ((mmeemmbbrraannaa))..
 EEssttaa lleeyy eess vváálliiddaa ssóólloo ccuuaannddoo eell ppaassaajjee eess ddeebbiiddoo
eexxcclluussiivvaammeennttee aa uunnaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ccoonncceennttrraacciioonneess
qquuee ssee mmaannttiieennee eenn rrééggiimmeenn eessttaacciioonnaarriioo
((nnoo vvaarrííaa ccoonn eell ttiieemmppoo))..

28. OOSSMMOOSSIISS
 EEss uunn mmoovviimmiieennttoo ddee ssoollvveennttee ((aagguuaa)) aa
ffaavvoorr ddee uunn ggrraaddiieennttee ddee ccoonncceennttrraacciióónn
 LLaa ffuueerrzzaa iimmppuullssoorraa eess llaa aaggiittaacciióónn
ttéérrmmiiccaa yy llaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ccoonncceennttrraacciióónn..
 EEll fflluujjoo ssee ddeennoommiinnaa FFLLUUJJOO OOSSMMÓÓTTIICCOO..

29. TTRRAANNSSPPOORRTTEE CCOONN
MMEEDDIIAADDOORREESS ((““CCAARRRRIIEERRSS””))
 EEll ttrraannssppoorrttee aa ttrraavvééss ddee mmeeddiiaaddoorreess
ppuueeddee sseerr ppaassiivvoo oo aaccttiivvoo..
 EEll ttrraannssppoorrttee ppaassiivvoo ppoorr ttrraannssppoorrttaaddoorreess
ssee ccoonnooccee ccoommoo ddiiffuussiióónn ffaacciilliittaaddaa

30. DDIIFFUUSSIIOONN FFAACCIILLIITTAADDAA
 SSee pprroodduuccee ccuuaannddoo uunn iióónn oo mmoollééccuullaa ccrruuzzaa
llaa mmeemmbbrraannaa ““aa ffaavvoorr”” ddee ssuu ggrraaddiieennttee
eelleeccttrrooqquuíímmiiccoo oo ddee ccoonncceennttrraacciióónn,, hhaassttaa
qquuee ssee oobbttiieennee eell eeqquuiilliibbrriioo..
 NNoo hhaayy ggaassttoo eenneerrggééttiiccoo
 LLaa ddiiffeerreenncciiaa ddee eenneerrggííaa lliibbrree ((DGG)) ppaarraa eessttee
pprroocceessoo eess nneeggaattiivvaa ppoorr mmoovveerrssee ““aa ffaavvoorr””
ddee ssuu ggrraaddiieennttee

31.  Para un mol de una sustancia, la energía libre se calcularía
como:
DG = -2.3 RR TT lloogg [[CC22]] / [[CC11]]
En el equilibrio, como ambas concentraciones son iguales, DG
vale cero.
Para sustancias cargadas, se debe tomar en consideración el
gradiente de potencial eléctrico existente a través de la
membrana, siendo entonces DG igual a:
DG = -2.3 R T log [C2] / [C1] + z F DV
zz == vvaalleenncciiaa ddeell iioonn ;;
FF == ccoonnssttaannttee ddee FFaarraaddaayy ;;
DVV == ddiiffeerreenncciiaa ddee ppootteenncciiaall aa ttrraavvééss ddee llaa mmeemmbbrraannaa

32. Básicamente el mecanismo de transporte
tiene cuatro etapas que son:
A) Unión reversible del soluto a transportar a sitios
específicos del transportador (receptores)
B) Desplazamiento del par receptor-ligando hacia
la superficie opuesta de la membrana
C) Liberación del soluto
D) Vuelta del sistema al estado inicial

33. La cantidad de sustancia que atraviesa la membrana
depende de:
H) La diferencia ddee ccoonncceennttrraacciióónn ddeell ssoolluuttoo aa
ttrraannssppoorrttaarr eennttrree aammbbooss llaaddooss ddee llaa mmeemmbbrraannaa
MM)) LLaa ccaannttiiddaadd ddee ttrraannssppoorrttaaddoorr ddiissppoonniibbllee..
CCuuaannddoo ssee ssaattuurraann llooss ttrraannssppoorrttaaddoorreess ssee
aallccaannzzaa uunn fflluujjoo mmááxxiimmoo ((CCiinnééttiiccaa ddee ssaattuurraacciióónn))
OO)) LLaa vveelloocciiddaadd ccoonn qquuee ttiieennee lluuggaarr llaa uunniióónn yy llaa
sseeppaarraacciióónn eennttrree eell ssoolluuttoo yy eell ttrraannssppoorrttaaddoorr..

34. AA mmeeddiiddaa qquuee aauummeennttaa llaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ccoonncceennttrraacciioonneess,,
aauummeennttaa eell fflluujjoo..
AA ppaarrttiirr ddee uunnaa DCC ddeetteerrmmiinnaaddaa,, llooss ttrraannssppoorrttaaddoorreess ssee ssaattuurraann
yy eell fflluujjoo aallccaannzzaa uunn vvaalloorr ccoonnssttaannttee,, llllaammaaddoo flujo máximo.
CCuuaallqquuiieerr aauummeennttoo ddee ccoonncceennttrraacciióónn aa ppaarrttiirr ddee eessee ppuunnttoo nnoo
ttrraaeerráá aappaarreejjaaddoo ccaammbbiioo aallgguunnoo eenn eell fflluujjoo..
EEssttee ttiippoo ddee ccoommppoorrttaammiieennttoo oobbeeddeeccee aa llaa eeccuuaacciióónn ddee
MMiicchhaaeelliiss –– MMeenntteenn:: DDeessccrriibbee llaa vveelloocciiddaadd ddee rreeaacccciióónn ddee
mmuucchhaass rreeaacccciioonneess eennzziimmááttiiccaass..
EEssttee mmooddeelloo ssóólloo eess vváálliiddoo ccuuaannddoo llaa ccoonncceennttrraacciióónn ddeell ssuussttrraattoo
eess mmaayyoorr qquuee llaa ccoonncceennttrraacciióónn ddee llaa eennzziimmaa,, yy ppaarraa
ccoonnddiicciioonneess ddee eessttaaddoo eessttaacciioonnaarriioo,, eess ddeecciirr,, ccuuaannddoo llaa
ccoonncceennttrraacciióónn ddeell ccoommpplleejjoo eennzziimmaa--ssuussttrraattoo eess ccoonnssttaannttee..

35. TTRRAANNSSPPOORRTTEE AACCTTIIVVOO
CCAARRTTAACCTTEERRIISSTTIICCAASS GGEENNEERRAALLEESS::
OOccuurrrree::
 CCoonn ggaassttoo ddee eenneerrggííaa
 EEnn ccoonnttrraa ddee uunn ggrraaddiieennttee
 CCrreeaa ppootteenncciiaalleess eelleeccttrrooqquuíímmiiccooss

36. TTrraannssppoorrttee aaccttiivvoo
 PPoorr eessttee mmeeccaanniissmmoo ppuueeddeenn sseerr
ttrraannssppoorrttaaddooss hhaacciiaa eell iinntteerriioorr oo eexxtteerriioorr
ddee llaa ccéélluullaa::
IIoonneess H++ ((bboommbbaa ddee pprroottoonneess))
NNaa++ yy KK++ ((bboommbbaa ddee ssooddiioo--ppoottaassiioo)),,
CCaa++++ ,, CCll--
aammiinnooáácciiddooss yy mmoonnoossaaccáárriiddooss..

37. FFUUNNCCIIOONNEESS DDEELL TTRRAANNSSPPOORRTTEE
AACCTTIIVVOO
 IInntteerrccaammbbiioo ddee mmaatteerriiaall cceelluullaarr
 MMaanntteenniimmiieennttoo ddeell ppH yy eeqquuiilliibbrriioo iióónniiccoo
iinnttrraacceelluullaarr
 EElliimmiinnaacciióónn ddee ssuussttaanncciiaass ttooxxiiccaass

38. PRINCIPALES SSIISSTTEEMMAASS DDEE
TTRRAANNSSPPOORRTTEE AACCTTIIVVOO CCEELLUULLAARR
 TTRRAANNSSPPOORRTTEE AACCTTIIVVOO PPRRIIMMAARRIIOO
 TTRRAANNSSPPOORRTTEE AACCTTIIVVOO SSEECCUUNNDDAARRIIOO
((CCOOTTRRAANNSSPPOORRTTEE))

39. Transporte aaccttiivvoo pprriimmaarriioo::
 EEnn eessttee ccaassoo,,
llaa eenneerrggííaa ddeerriivvaaddaa ddee llaa hhiiddrróólliissiiss ddee AATTPP
eess aapprroovveecchhaaddaa ppaarraa qquuee llaa ssuussttaanncciiaa
ccrruuccee llaa mmeemmbbrraannaa,, mmooddiiffiiccaannddoo llaa ffoorrmmaa
ddee llaass pprrootteeíínnaass ddee ttrraannssppoorrttee ((bboommbbaa)) ddee
llaa mmeemmbbrraannaa ppllaassmmááttiiccaa..
EEjjeemmpplloo mmááss ccaarraacctteerrííssttiiccoo eess
llaa bboommbbaa ddee NNaa++//KK++..

40. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO – UTILIZA ATP
El ion Na+ ingresa a la célula por flujo pasivo, mientras que el K+ sale al
medio extracelular.
Para que las concentraciones de Na+ y K+ permanezcan constantes, el
flujo activo de cada ion debe ser igual pero de signo opuesto al
correspondiente flujo pasivo.
La bomba de Na+ y K+ mantiene constantes las concentraciones.

41. Se observan tres fenómenos simultáneos y acoplados:
ingreso de dos K+
egreso de tres Na+
hidrólisis del ATP a ADP + Pi + energía en el medio intracelular.
Para la ocurrencia del fenómeno, los tres factores deben estar
presentes.

42. TTrraannssppoorrttee aaccttiivvoo sseeccuunnddaarriioo::
 EEss eell ttrraannssppoorrttee ddee ssuussttaanncciiaass qquuee nnoorrmmaallmmeennttee nnoo
aattrraavviieessaann llaa mmeemmbbrraannaa cceelluullaarr,, ttaalleess ccoommoo
aammiinnooáácciiddooss yy gglluuccoossaa,,
ccuuyyaa eenneerrggííaa rreeqquueerriiddaa ppaarraa eell ttrraannssppoorrttee ddeerriivvaa ddeell
ggrraaddiieennttee ddee ccoonncceennttrraacciióónn oo eelleeccttrrooqquuíímmiiccoo ddee oottrraass
ssuussttaanncciiaass
 Puede suceder tanto si la molécula transportada y el
ion cotransportado se mueven en la misma dirección
(simporte)
 si las mismas lo hacen en sentido opuesto (antiporte)

43. Brom. Maria ddeell PPiillaarr CCoorrnneejjoo

44. TTRRAANNSSPPOORRTTEE DDEE GGLLUUCCOOSSAA
 SSee rreeaalliizzaa ppoorr ttrraannssppoorrttee aaccttiivvoo sseeccuunnddaarriioo
 LLaa bboommbbaa ddee ssooddiioo oorriiggiinnaa uunn ggrraaddiieennttee
eelleeccttrrooqquuíímmiiccoo,, yyaa qquuee llaa ssaalliiddaa ddee ssooddiioo nnoo
eessttaa ccoommppeennssaaddaa ppoorr llaa eennttrraaddaa ddee KK,, ssiinnoo qquuee
ssee ggeenneerraa uunn
 GGrraaddiieennttee ddee ppootteenncciiaall iimmppuullssoorr ddeell
ttrraannssppoorrttee ddee oottrraass ssuussttaanncciiaass,, eenn eessttee ccaassoo
aapprroovveecchhaaddaa ppaarraa ttrraannssppoorrttaarr gglluuccoossaa aall
iinntteerriioorr cceelluullaarr

45. TTRRAANNSSPPOORRTTEE DDEE
AAMMIINNOOAACCIIDDOOSS
 SSee rreeaalliizzaa ppoorr ttrraannssppoorrttee aaccttiivvoo sseeccuunnddaarriioo..
 HHaayy hhoorrmmoonnaass qquuee ffaavvoorreecceenn eell ttrraannssppoorrttee
((iinnssuulliinnaa))

47. EEjjeerrcciicciioo lleeyy ddee FFiicckk
 El coeficiente de difusión de un soluto en agua es
9 x 10-11 m²/s.
Dos recipientes con concentraciones diferentes de
soluto (0,01 Molar y 0,009 Molar) están en contacto
mediante un tubo de longitud desconocida.
El flujo entre ambos es 10-12 mol /cm2 s.
 ¿Cuál es la longitud del tubo?
 a) 0,9 cm b) 2 cm c) 0,5 cm
 d) 120 cm e) 1,2 cm f) 10 cm

49.  Parece tratarse de un simple caso de aplicación de la ley
de Fick.
 Revisemos la información.
 La diferencia de concentración, Δc, es:
 Δc = (c1 – c2) = 0,01 M – 0,009 M =
 Δc = 0,001 M = 10-3 moles /L = 1 mol /m3
 Ahora recordemos la Ley de Fick y despejemos Δx
 Φ = – D Δc / Δx
 Δx = – D Δc / Φ
 Para realizar la operación sólo es necesario homogeneizar
las unidades.
 Φ = 10-12 moles /cm2 s = 10-12 moles /m2 x 104 /s = 10-8 moles
m2 /s

50.  D = 9 x 10-11 m² /s
 En definitiva, la cuenta que hay que hacer
es ésta: :
 Δx = – 9 x 10-11 m² /s . 1 mol m3 / 10-8
moles / m2 s
 ΔΔxx == –– 99 xx 1100--33 mm

51. PPootteenncciiaall EElleeccttrrooqquuíímmiiccoo
 PPootteenncciiaall eellééccttrriiccoo oo ppootteenncciiaall eelleeccttrroossttááttiiccoo::
 EEss eell ttrraabbaajjoo qquuee ddeebbee rreeaalliizzaarr uunn ccaammppoo
eelleeccttrroossttááttiiccoo ppaarraa mmoovveerr uunnaa ccaarrggaa
ppoossiittiivvaa qq ddeessddee ddiicchhoo ppuunnttoo hhaassttaa eell ppuunnttoo ddee
rreeffeerreenncciiaa..
VV == PPootteenncciiaall eellééccttrriiccoo
WW == TTrraabbaajjoo
qq == CCaarrggaa ppoossiittiivvaa

52. PPootteenncciiaall EElleeccttrrooqquuíímmiiccoo
 PPootteenncciiaall qquuíímmiiccoo ((μμ))::
 SSee ddeeffiinnee ccoommoo eell ccaammbbiioo eenn llaa eenneerrggííaa
lliibbrree ddee GGiibbbbss ((GG)) ccoonn rreessppeeccttoo aa llaa
ccaannttiiddaadd ddee ssuussttaanncciiaa ((nn)) aa pprreessiióónn yy
tteemmppeerraattuurraa ccoonnssttaannttee
μμ == ΔΔGG
ΔΔ nn

53. PPootteenncciiaall EElleeccttrrooqquuíímmiiccoo
 EEss uunnaa vvaarriiaacciióónn eessppaacciiaall ttaannttoo ddeell ppootteenncciiaall
eellééccttrriiccoo ccoommoo ddee llaa ccoonncceennttrraacciióónn ddee
ssuussttaanncciiaa aa ttrraavvééss ddee uunnaa mmeemmbbrraannaa..
 AAmmbbooss ccoommppoonneenntteess ssoonn ffrreeccuueenntteemmeennttee
ddeebbiiddooss aa llooss ggrraaddiieenntteess iióónniiccooss ((eessppeecciiaallmmeennttee
ggrraaddiieenntteess ddee pprroottoonneess)),,
yy ddee eellllooss ppuueeddee rreessuullttaarr uunn ttiippoo ddee eenneerrggííaa
ppootteenncciiaall ddiissppoonniibbllee ppaarraa llaa rreeaalliizzaacciióónn ddee llaass
ddiissttiinnttaass aaccttiivviiddaaddeess cceelluullaarreess..

54. PPootteenncciiaall EElleeccttrrooqquuíímmiiccoo
 EEssttoo ppuueeddee sseerr ccaallccuullaaddoo ccoommoo uunnaa
mmeeddiiddaa tteerrmmooddiinnáámmiiccaa..
 CCoommbbiinnaa llooss ccoonncceeppttooss ddee eenneerrggííaa
aallmmaacceennaaddaa eenn ffoorrmmaa ddee
 PPootteenncciiaall qquuíímmiiccoo ((rreepprreesseennttaa eell ggrraaddiieennttee ddee
ccoonncceennttrraacciióónn ddee uunn iióónn aa ttrraavvééss ddee
uunnaa mmeemmbbrraannaa cceelluullaarr))
 EEnneerrggííaa eelleeccttrroossttááttiiccaa,, ((eexxpplliiccaa llaa tteennddeenncciiaa
ddee uunn iióónn aa mmoovveerrssee eenn rreellaacciióónn aall ppootteenncciiaall ddee
mmeemmbbrraannaa))..

56. ¿Qué es el potencial electroquímico?
• El potencial electroquímico (m) de un ion es definido por:
• m = μ 0 + RT InC + zFF, donde
• m0 es el potencial electroquímico en un cierto estado de referencia
• R es la constante de gas ideal (8.314 J/(mol x K))
• T es la temperatura absoluta (273 K)
• C es la concentración del ion
• z es la valencia del ion
• F es el número Faraday (96,500 coulomb/mol)
• F es el potencial eléctrico ( voltios)
• ln es el logaritmo de

57. ¿Cuál es el significado del potencial electroquímico?
• m = m0 +RTInC + zFE
• m tiene unidades de energía/moles
• m0 es el potencial electroquímico en un cierto estado de
referencia, es decir una concentración de 1 M a 20º C
• RT InC es la energía que un mol de iones posee debido
a su concentración
• zFE es la energía que un mol de iones posee debido al
potencial eléctrico

58. ¿Cuál es la diferencia en el potencial electroquímico de un
ion a través de la membrana?
• mA = m0 + RTInCA + zFEA
• mB = m0 + RTInCB +zFEB
• Dm = m (A) – m (B)
de modo tal que:
C (A)
• D μ = RT In + zF(EA-EB)
C (B)

59. ¿Cuál es el significado de Dμ?
C(A)
D μ = RTIn + zF(EA-EB)
C(B)
• RT In(CA/CB) es la diferencia de energía entre un mol de
iones del lado A y del lado B, debido a la diferencia de
concentración.
• zF(EA-EB) es la diferencia de energía entre un mol de iones
del lado A y del lado B debido a la diferencia del potencial
eléctrico.
• Un valor positivo de Dμ indica un potencial electroquímico
mayor en el lado A que en el B.
•Un valor negativo de Dμ indica mayor energía en el lado B que
en el A.

60. ¿Cuál es el significado de Dμ?
Dm = RT In C(A) + zF (EA- EB)
C(B)
• Un ion tenderá a difundir desde donde su m es mayor hacía
donde es menor.
• RT In (CA/CB) es la tendencia a difundir de A a B por la
diferencia de concentración: “la fuerza de concentración”
• zF(EA-EB) es la tendencia del ion a difundir de A a B debido
a la diferencia del potencial eléctrico: “la fuerza eléctrica”
• Un valor positivo de ambas fuerzas indica la tendencia del
ion a difundir de A a B.
• Un valor negativo indica la tendencia a difundir de B a A

61. ¿Qué significa que un ion esté en equilibrio?
En equilibrio: Dμ = RT In C(A) + zF (EA- EB) = 0
C(B)
• Esto puede suceder cuando no hay diferencia de
concentración ni diferencia del potencial eléctrico
• Generalmente, es mas común cuando la fuerza de
concentración es igual y opuesta a la fuerza eléctrica
• Cuando un ion está en equilibrio entre el lado A y B:
 Su potencial electroquímico del lado A es igual al del lado B
 No hay fuerza neta en el ion
 No hay flujo neto espontáneo del ion

62. EECCUUAACCIIOONN DDEE NNEERRNNSSTT
E = potencial de equilibrio
R = Constante de los gases
T = Temperatura en grados K
F = Constante de Faraday [96.500 Cb/mol]
z = Carga relativa al electrón
C1 y C2 = concentración extra e intracelular
Esto nos permite calcular la diferencia de potencial eléctrico, EA - EB, que
balancea una relación de concentraciones en particular
 La ecuación de Nernst sólo se aplica para un ion que está en
equilibrio
 Cualquier ion que esté en equilibrio satisface
la Ecuación de Nernst

63. PPOOTTEENNCCIIAALL DDEE MMEEMMBBRRAANNAA
UUnnaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ppootteenncciiaall eellééccttrriiccoo eexxiissttee eenn ttooddaass llaass
ccéélluullaass vviivvaass eennttrree llaass ccaarraass eexxtteerrnnaa ee iinntteerrnnaa ddee llaa
mmeemmbbrraannaa cceelluullaarr..
EEssttaa ddiiffeerreenncciiaa ddee ppootteenncciiaall ssee llllaammaa
ppootteenncciiaall ddee mmeemmbbrraannaa eenn rreeppoossoo,,
eenn llaa mmaayyoorrííaa ddee llaass ccéélluullaass,, ssuu vvaalloorr ssee eennccuueennttrraa
eennttrree --7700 mmVV yy --9900 mmVV ((ccoonn eell llaaddoo iinntteerrnnoo nneeggaattiivvoo))..
EEll ppootteenncciiaall eenn rreeppoossoo rreessuullttaa ddee llaa ddeessiigguuaallddaadd eenn llaa
ddiissttrriibbuucciióónn ddee iioonneess aa aammbbooss llaaddooss ddee llaa mmeemmbbrraannaa,,
eexxiissttiieennddoo ssiieemmpprree uunn eexxcceessoo ddee ccaattiioonneess ((++)) ssoobbrree
llaa ssuuppeerrffiicciiee eexxtteerrnnaa ddee llaa mmeemmbbrraannaa cceelluullaarr..

64. d Potencial dee mmeemmbbrraannaa eenn rreeppoossoo
TTrreess mmeeccaanniissmmooss eessttáánn iimmpplliiccaaddooss:
 BBoommbbaa ddee NNaa++ yy KK++,, qquuee ccoottrraannssppoorrttaa NNaa++ hhaacciiaa
aaffuueerraa yy KK++ hhaacciiaa aaddeennttrroo ddee llaa ccéélluullaa,, ccoonn hhiiddrróólliissiiss
ddee AATTPP..
 DDiiffuussiióónn ppaassiivvaa ddee NNaa++ yy KK++,, mmeeccaanniissmmoo ooppuueessttoo
aa llaa bboommbbaa..
 DDiiffuussiióónn ppaassiivvaa ddee oottrrooss iioonneess,, mmaayyoorrmmeennttee
CClloorroo ((CCll--)),, ccoommoo ccoonnsseeccuueenncciiaa ddee ggrraaddiieenntteess ddee
ppootteenncciiaalleess eelleeccttrrooqquuíímmiiccooss ggeenneerraaddooss ppoorr uunnaa
vvaarriieeddaadd ddee mmeeccaanniissmmooss..

65.  EEnn ttéérrmmiinnooss ffííssiiccooss,,
PPootteenncciiaall ddee mmeemmbbrraannaa eenn rreeppoossoo,, eess llaa
ddiiffeerreenncciiaa ddee ppootteenncciiaall qquuee ppuueeddee mmeeddiirrssee aa
aammbbooss llaaddooss ddee llaa mmeemmbbrraannaa..
 SSee ddeeffiinnee ccoommoo eell vvaalloorr ddeell ppootteenncciiaall ddee
mmeemmbbrraannaa ttaall qquuee eell iioonn ssee eennccuueennttrree eenn
eeqquuiilliibbrriioo ppaassiivvoo,, oo sseeaa,, qquuee ssuu fflluujjoo nneettoo sseeaa 00..
 EEll ppootteenncciiaall ddee eeqquuiilliibbrriioo ppuueeddee ttoommaarr
ccuuaallqquuiieerr vvaalloorr,, ddeeppeennddiieennddoo ddee llaa rreellaacciióónn ddee
ccoonncceennttrraacciioonneess ddeell iioonn aa ccaaddaa llaaddoo ddee llaa
mmeemmbbrraannaa..

66. PPuueeddee ccaallccuullaarrssee ppoorr llaa EEccuuaacciióónn ddee NNeerrnnsstt::
 EE == ppootteenncciiaall ddee eeqquuiilliibbrriioo
 RR == CCoonnssttaannttee ddee llooss ggaasseess
 TT == TTeemmppeerraattuurraa eenn ggrraaddooss KK
 FF == CCoonnssttaannttee ddee FFaarraaddaayy
 zz == CCaarrggaa rreellaattiivvaa aall eelleeccttrróónn
 CC11 yy CC22 == ccoonncceennttrraacciióónn eexxttrraa ee iinnttrraacceelluullaarr
Esta ecuación se obtiene al considerar que, en el equilibrio,
actúan sobre el ion dos fuerzas opuestas de igual módulo,
fuerzas eléctricas y fuerzas difusivas, que son iguales en
magnitud, pero de distinto signo.

67.  LLaa eeccuuaacciióónn ddee NNeerrnnsstt aapplliiccaaddaa aall ccaassoo
eessppeeccííffiiccoo ddee llaa mmeemmbbrraannaa ssee eexxpprreessaa ccoommoo::
CCee == ccoonncceennttrraacciióónn eexxttrraacceelluullaarr
CCii == ccoonncceennttrraacciióónn iinnttrraacceelluullaarr

68. PPootteenncciiaall ddee AAcccciióónn
 EEnn uunn ttiippoo eessppeecciiaall ddee ccéélluullaass aanniimmaalleess,, llaass
llllaammaaddaass ccéélluullaass eexxcciittaabblleess,, eell ppootteenncciiaall ddee
mmeemmbbrraannaa ppuueeddee mmooddiiffiiccaarrssee
tteemmppoorraarriiaammeennttee ddee ssuu vvaalloorr ddee eeqquuiilliibbrriioo,,
ccoommoo rreessppuueessttaa aa uunn eessttíímmuulloo ddaaddoo..
 EEssttaa rreessppuueessttaa ssee llllaammaa ppootteenncciiaall ddee
aacccciióónn,, qquuee lllleeggaa aa vvaalloorreess aapprrooxxiimmaaddooss ddee
++3300 mmVV,, ccoonn eell iinntteerriioorr ddee llaa ccéélluullaa ppoossiittiivvoo
ccoonn rreessppeeccttoo aall eexxtteerriioorr..

69. PPootteenncciiaall ddee AAcccciióónn
 EEssttee ppootteenncciiaall ppuueeddee ttrraannssmmiittiirrssee aa ttrraavvééss
ddee llaa mmeemmbbrraannaa ppllaassmmááttiiccaa ddee llaa ccéélluullaa,, ee
iinncclluussiivvee ppaassaarr ddee uunnaa ccéélluullaa aa oottrraa..
 LLaa ttrraannssmmiissiióónn ddee eessttee ppootteenncciiaall eess llaa
bbaassee ddeell iimmppuullssoo nneerrvviioossoo..

70. PPOOTTEENNCCIIAALL DDEE AACCCCIIOONN
 PPootteenncciiaall ddee aacccciióónn::
SSeerriiee ddee ccaammbbiiooss ffííssiiccooss,, qquuíímmiiccooss yy eellééccttrriiccooss
qquuee ssuuffrree llaa mmeemmbbrraannaa eenn rreessppuueessttaa aa uunn
eessttíímmuulloo uummbbrraall..
 EEll ppootteenncciiaall ddee aacccciióónn ssee pprroodduuccee ccuuaannddoo,, lluueeggoo ddee
uunn eessttíímmuulloo aapprrooppiiaaddoo,, llaa ppeerrmmeeaabbiilliiddaadd iióónniiccaa ddee llaa
mmeemmbbrraannaa ddee uunnaa ccéélluullaa eexxcciittaabbllee ssee mmooddiiffiiccaa..
 EEnn ttéérrmmiinnooss ffiissiioollóóggiiccooss,,
 PPoollaarriizzaaddoo:: EEll ppootteenncciiaall ddee mmeemmbbrraannaa eenn rreeppoossoo
 DDeessppoollaarriizzaaddoo:: ccuuaannddoo ooccuurrrree eell ppootteenncciiaall ddee
aacccciióónn..

71. Los cambios en el potencial ddee llaa mmeemmbbrraannaa ssoonn
llooss ssiigguuiieenntteess::
 Aumento del potencial
((ddeessppoollaarriizzaacciióónn ddee llaa mmeemmbbrraannaa))
 Inversión del potencial
((ppoossiittiivviizzaacciióónn ddeell ppootteenncciiaall))
 Disminución del potencial
((rreeppoollaarriizzaacciióónn ddee llaa mmeemmbbrraannaa))
 Período refractario
((hhiippeerrppoollaarriizzaacciióónn))

72.  En el grafico siguiente pueden observarse los cambios producidos en
una célula excitable, cuando se ha desencadenado un potencial de
acción, y las curvas de permeabilidad correspondientes al Na+ y al K+.

73.  IInnvveessttiiggaarr
 EECCUUAACCIIOONN ddee GGOOLLDDMMAANN
 PPaagg 4499 ((eelleemmeennttooss ddee bbiiooffiissiiccaa))