El documento habla sobre el transporte de iones a través de las membranas celulares de las raíces de las plantas. Explica que la membrana plasmática controla el flujo de iones y moléculas hacia adentro y afuera de la célula mediante proteínas como bombas iónicas, canales iónicos y transportadores iónicos. También describe los diferentes tipos de transporte (pasivo y activo) y los mecanismos como la difusión y el potencial químico que controlan la dirección del movimiento de iones a

1. Dr. Fredy Rivas Yupanqui Transporte de Iones a Través de Membranas Celulares

2. DEFICIENCIA DE FÓSFORO

3. DEFICIENCIA DE NITRÓGENO Y POTASIO

4. DEFICIENCIA DE NITRÓGENO Y POTASIO

5. DEFICIENCIA DE POTASIO

6. DEFICIENCIA DE NITRÓGENO

7. Interfase SUELO / RAÍZ

8. exterior interior

9. Solución suelo ¡¡ TEMA DEL CURSO !! Intefase SUELO / RAÍZ

11. Esta lámina ( membrana plasmática ) debe modular y promover un flujo de moléculas e iones hacia adentro y hacia fuera de la célula Solo con el contacto de estas células radiculares con la solución suelo, la membrana transmite información de su medio ambiente físico, químico y microbiológico. También Transmite las “señales moleculares” de otras células y la presencia de microorganismos. La membrana plasmática debe controlar el movimiento de sus componentes internos

13. Translocaciones sacarosa iones ... son fenómenos de TRANSPORTE Desde una parte de la planta, hacia otra parte

14. Las moléculas están en continuo movimiento Colisionan unas a otras, con ello cambian la energía cinética . Alta energía libre Baja energía libre La difusión es el proceso en el cual las moléculas se intermezclan producto de la agitación termal aleatorio Fertilizantes en la solución suelo

15. Ley de FICK “ El movimiento de las moléculas por difusión , procederá espontáneamente, desde una región de MAYOR a otra de MENOR gradiente químico o concentración . Transporte PASIVO Es el movimiento de moléculas por Difusión , o en favor de su gradiente químico o concentración. Transporte ACTIVO Es el movimiento de moléculas en contra de su gradiente químico o de concentración.

16. Transporte PASIVO Transporte ACTIVO Gasto de energía

17. ū j A ū j B ū j A ū j B ū j A ū j B Transporte pasivo (difusión) ocurre hacia abajo del gradiente de potencial químico En el equilibrio no hay movimiento neto Transporte activo ocurre contra un gradiente de potencial químico Potencial químico en A Potencial químico en B ū j A > ū j B ū j A = ū j B ū j A < ū j B

18. sacarosa ū s i Potencial químico de la sacarosa ū s e Potencial químico es la suma de todas las fuerzas que pueden actuar sobre una molécula para estimular el transporte neto.

19. ū s i ū s i = ū s * + RT ln[s] i ū s e = ū s * + RT ln[s] e ū s e La diferencia de potencial químico ( ∆ ū s ) permitirá conocer la dirección del movimiento de la sacarosa ∆ ū s = ū s i - ū s e Potencial químico de sacarosa en condiciones estandar

20. ∆ ū s = ū s i - ū s e Si esta diferencia es negativa , la sacarosa difunde hacia adentro de la célula. La difusión depende de la concentración de sacarosa dentro y fuera de la célula. ū s i ū s e

21. ū K i ū K i = ū K * + RT ln[K] i + zFE i ū K e La diferencia de potencial químico ( ∆ ū K ) permitirá conocer la dirección del movimiento del ion K + ∆ ū K + = ū i K + - ū e K + ū K e = ū K * + RT ln[K] e + zFE e Transporte de K +

22. ∆ ū K + = ū i K + - ū e K + ∆ ū K + = RT ln [K + ] i + F (E i - E e ) [K + ] e Z K + = +1 Z Cl - = -1 Debido al valor de Z , el potencial químico del K + es mayor que el Cl - Cada uno tiene su propio potencial, el K + difundirá mas rápido que el Cl -

23. Origen de los Potenciales de Difusión Cuando las sales difunden a través de una membrana, puede desarrollarse un potencial eléctrico de membrana ( voltaje ). Potencial de Difusión es el potencial de membrana que se desarrolla como resultado de la difusión . El K + difunde mas rápido que el Cl - debido a que su potencial químico del K + es mayor que el del Cl - . Z K + = +1 Z Cl - = -1

24. K + Cl - membrana El K + difundirá mas rápido que el Cl - , desarrollándose la separación de cargas ( + ) y ( - ). El potencial de difusión existe hasta que se alcance el equilibrio [KCl] A = [KCl] B Al equilibrio químico, el potencial de difusión es cero Condición inicial [KCl] A > [KCl] B

25. Como el sistema se mueve hacia el equilibrio , el gradiente de concentración colapsa, finalmente el Potencial de difusión también colapsa. Potencial de Difusión.- Es la micro separación de cargas eléctricas entre el interior y exterior de una célula, separadas por una membrana. El potencial de difusión se genera por el movimiento difusional de diferentes iones a través de una membrana. K + Cl -

27. Potencial de Nernst calculado (E N ) Potencial de Membrana experimental (E M ) voltímetro Potencial de membrana varía desde –60 hasta –240 mV . E N = 0,19844 T (Log C e ) Z C i

28. Transporte activo para afuera > Transporte activo para adentro < Aniones Transporte activo para adentro < Transporte activo para afuera > Cationes Transporte pasivo = Potencial de membrana experimental (E M ) Potencial de Nernst calculado (E N )

29. Ejemplo: Dado la siguiente célula con concentraciones de iones internas y externas como se indican: 25 o C E M = -118 mV (experimental) K = 100 mM Ca = 1 mM Mg = 10 mM KCl = 1 mM NaCl = 0,1 mM MgCl 2 = 0,1 mM E N K = 0,19844 T (Log C e ) Z C i E N K = 0,19844 25+273 (Log 1) 1 100 E N K = -118,2702 iguales El K + está en equilibrio Para el K +

30. Para el Mg 2+ E NMg calculado > E M Experimental -59,1351 mV -118 mV Conclusión : Hay transporte activo para afuera después del cálculo ... célula Mg 2+

31. Equilibrio Absorción activa Transporte activo para afuera 19 0,00005 0,25 SO 4 2- 21 0,0136 1 H 2 PO 4 - 7 0,0136 1 Cl - 28 0,0272 2 NO 3 - 2 5,360 1 Ca 2+ 3 3,340 0,25 Mg 2+ 8 74 1 Na + 75 74 1 K + Observado Calculado [ ] interna (mmol L -1 ) [ ] en medio externo (mmol L -1 ) Ión

32. Ecuación de Goldman Estima el potencial de difusión desarrollado por el movimiento de difusión de diferentes iones a través de una membrana E G = RT Ln  (Pj.C e C ) +  (PjC i A ) F  (Pj.C i C ) +  (PjC e A ) Pj Coeficiente de permeabilidad para el ión j C e C Concentración externa de cationes C i C Concentración interna de cationes C i A Concentración interna de aniones C e A Concentración externa de aniones

33. Ejm : Calcular el potencial de Goldman y definir el tipo de distribución de esos iones a través de la membrana plasmática sabiendo a 25 o C: Na = 12 mM K = 205 mM Cl = 76 mM E M = -130 mV Concentraciones externas = 10 mM P Na = 1,2x10 -8 P K = 1,0x10 -8 P Cl = 0,038x10 -8 P = Coef. de permeabilidad E G = RT Ln  (Pj.C e C ) +  (PjC i A ) F  (Pj.C i C ) +  (PjC e A ) E G = 1,987 (273+25) Ln (1,2x10 -8 x 10 )+(1x10 -8 x 10 )+(0,038x10 -8 x 76 ) 23,06 (1,2x10 -8 x 12 )+(1x10 -8 x 205 )+(0,038x10 -8 x 10 )

34. E G = -55,9403 mV E G calculado E M experimental -55,9403 mV - 130 mV Conclusión : El Transporte de los iones es ACTIVO Por lo menos uno de los iones estarán distribuidos activamente = Los iones estarán distribuidos pasivamente = Potencial de difusión experimental (E M ) Potencial de difusión calculado (E G )

35. Proteínas para el Transporte de Iones cruzando las membranas plasmáticas A. Bomba iónica B. Canal iónico C. Transportador

37. Las membranas tienen diferentes tipos de proteínas encargadas en transportar iones: ATP asas o Bombas de ATP Utilizan la energía liberada de la hidrólisis del ATP para transportar iones contra un gradiente de concentración. ION ION Las ATP-asas bombean H + cruzando la membrana plasmática o tonoplasto para acidificar la matriz o la vacuola.

38. Canales Iónicos ION ION Son proteínas que facilitan la difusión de agua e iones a gradientes energéticamente favorables . Estas proteínas forman canales por donde los iones pasan en fila singular a tasas muy rápidas ( >10 6 a 10 7 iones/segundo por canal ). Estos canales pueden ser regulados , es decir pueden ser abiertos y cerrados .

39. Transportadores iónicos Son proteínas que transportan a través de membranas. Pueden transportar iones a favor o en contra de su gradiente de concentración a tasas 10 2 a 10 4 iones/segundo por transportador. Los Transportadores algunas veces se comportan semejante a Canales iónicos.

40. Modelo de funcionamiento y localización de Bombas de H + , Canales iónicos y Transportadores pH=5,5 pH=7,3-7,6 pH=4,5-5,9