aula3_biofisica_2011_1

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Curso de Biofísica 
Ciências Farmacêuticas 
Prof. Dr. Plínio Delatorre
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Calendário
Parte I - Bioeletricidade
Equilíbrio Eletroquímico
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Mecanismos de Transporte em Membranas 
membrana
Pequenas moléculas hidrofóbicas: O2, CO2, N2, benzeno
Pequenas moléculas polares não carregadas: H2O, etanol, glicerol
Moléculas não carregadas: glicose, aminoácidos, nucleotídeos
íons: H+, Na+, HCO3- , K+, Ca+, Mg2+, Cl- 
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DIFUSÃO (hidrofóbica/ lipofílica moléculas ): 
Todos os processos.
DIFUSÃO FACILITADA, uniporte (transportador de glicose)
COTRANSPORTE: simporte (mesma direção) ou contra transporte (direção oposta)
TRANSPORTE ATIVO, contra o gradiente de concentração
CANAIS: sódio, água (aquaporina)
ATP
ADP + Pi
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Relevância Biológica da difusão
– todas as células transportam substâncias entre o lado interno e externo : íons, água, nutrientes, resíduos
– intracelular concentração de muitas substâncias diferem do espaço extracelular
Esta diferença é:
• é necessária para muitos processos na célula
• ativamente criada e mantida por vários mecanismos de transporte
– algumas substâncias, quando adicionadas fora da célula, serão difundidas na célula
(gases, água e outras pequenas moléculas apolares)
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Descrição macroscópica da difusão
 - a difusão é um fluxo de soluto da região de maior concentração para o região de menor concentração 
Força motriz: movimento molecular aleatório 
(movimento browniano)
 - Resultado: gradual mistura de materiais - em um sistema com nenhuma força externa atuando sobre as partículas, o resultado é uma mistura completa ou um estado de equilíbrio
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- o fluxo é a quantia líquida de moles de partículas fluindo através de uma área Uma perpendicular ao eixo x no tempo t • medido por unidade de tempo e por unidade de área • As unidades: mol / (cm2 s)
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- o fluxo é descrito pela primeira lei de Fick 
o fluxo de partículas na direção x positiva   é proporcional ao gradiente espacial da concentração partículas C (x, t)
 - D é o coeficiente de difusão, ≥ 0 - Unidades: cm2 / s - as unidades não dependem das unidades utilizadas para o número de partículas (número de moléculas ou moles) - D depende das características das partículas e à difusão características do meio onde ocorre a difusão
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Osmose
Transporte de solvente
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Transporte de água no corpo humano
- cerca de 70% do peso corporal é composto por água
- volume de água é de cerca de 200 L / dia
• renal:  180 L / dia são filtrados nos glomérulos, apenas entre 0,5-2 L / dia são excretados, o restante é reabsorvida (transporte através das membranas)
• Sistema digestivo: 800 g de alimento + 1,2 L de água ingerida + fluidos digestivos (7 L) - 1,5 L de saliva,
2 L de suco gástrico, bile 0,5 L, 1,5 L secreções pancreáticas, secreções intestinais 1,5 L  10% dos
peso corporal, normalmente a maioria da água é reabsorvida
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Observações sobre Osmose
 - Henri Dutrochet (1800) • primeiro a descrever o fenômeno e o chamou de osmose
 • bexiga cheia de pequenos animais com uma solução de teste,mergulhado na água: a bexiga incha e torna-se túrgida
 • A pressão é maior para soluções com mais soluto - o primeiro osmómetro
03/10/1966
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Wilhelm Pfeffer (meados de 1800) • Tubo de cardo + bexiga animal (ou membrana artificial por1800) • fluxos de água em direção ao igualar a concentração de açúcar - pressão hidráulica desenvolve • o fluxo pára quando a pressão osmótica = pressão hidráulica • A pressão osmótica é proporcional à concentração de solutos • aumenta a pressão um pouco com a temperatura
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Equilíbrio de Donnan 
Pertinente ao comportamento de partículas carregadas perto de uma semipermeável membrana
 • Aplica-se quando as partículas carregadas não conseguem se distribuir uniformemente entre os dois lados da membrana.
 • Geralmente ocorre quando uma substância  é incapaz de passar através da membrana e, portanto, cria uma carga elétrica irregular.
 • Por exemplo, as grandes proteínas aniônicas no plasma sanguíneo não são  permeável à paredes dos capilares. Porque cátions pequenos atraído, mas não estão ligados a proteínas, ânions pequenos atravessar as paredes dos capilares longe das proteínas aniônicas mais facilmente que cátions de pequeno porte.
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A distribuição de íons carregados livremente
permeável é influenciada pela distribuição de carga desigual dos íons impermeável tal que um gradiente de concentração é estabelecido para cada um dos íons livremente permeáveis. O gradiente de concentração de cada íon livremente permeável é recíproco a sua valência.
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Equilíbrio de Donnan ocorre quando todos os íons permeantes estão em equilíbrio 
O potencial elétrico de todos os íons permeantes tem valores comuns, ou seja igual ao potencial da membrana.
Va=Vb=.... .... =Vm
No equilíbrio de Donnan não há fluxo de então a corrente iônica é zero
Ia=Ib=.... .... =0
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Há uma maior osmolalidade no compartimento 
contendo  íons impermeáveis. No corpo, isto é os compartimentos intracelular e vascular.
Se não fosse o trabalho contínuo  de origem 
osmótica da Na / K ATPase as células  
estourariam, pois no âmbito da osmose deve haver o fluxo de água do espaço intersticial para dentro  da célula. 
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O equilíbrio é atingido quando a força difusional equilibra a força do campo elétrico para todos os íons permeáveis.
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