PROPRIEDADES DA MOLÉCULA DA ÁGUA BIOLOGICAMENTE

Físico-química
1.
Energia térmica – movimento caótico. Difusão. Difusão nos sistemas
biológicos.
2.
Energia livre, potencial químico, potencial eletroquímico.
3.
Difusão, eletroforese, eletrodifusão. Conceito de Permeabilidade.
4.
Energia das interações não covalentes, ponte salina, ponte de
hidrogênio, Van der Waals
4.
A molécula da água
5.
Propriedades coligativas.
Equilíbrio de Donnan
Pressão
osmótica
(osmolaridade).
Da Teoria Cinética dos Gases
D IF
U
SÃ
O
c
c
J
_
c co 2
J 

8 8.3145
298K 
m
molK 


 378
s

3 kg 
3.14 44.01x10

mol 


8RT
M

P P
J 1 2  0
J
mol

cm 2 s
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simulaçoes - Bezanilla
Unidades, Constantes
• 1 J = 10 -7 erg = 0,239 cal
• 1 mmHg = 1.316 * 10-3 atm = 1torr
• Constantes
• R = 8,314 J/mol*K= 1,9872 cal/ mol*.K =
82,054 cm3. atm / mol*K
Da Termodinâmica Clássica
D IF
U
SÃ
O
Primeira lei: Conservação da Energia
Energia
interna
Entalpia
U  U i  U f  q  w
H  U  pV
Segunda lei: Transformações Espontâneas
S  0
Entropia
S  k ln W
H
S 
T
Energia Livre de Gibbs
G  H  TS  U  pV  TS
U  0
S  0
G  0
Em processos isotérmicos, para gases ideais
c2
G  nRT ln
c1
G
 
n
c2
  RT ln
c1
Potencial químico
Campos elétricos – forças elétricas
Força elétrica – lei de Coulomb
-
+
+
q1  q2
f 
2
kr
coul 2
k  8,85 10
N  m2
q  1,69 10 19 coul
12
F  N A  e   96484coul / mol
Campo elétrico
Diferença de potencial elétrico
W
V 
q


F

q
dV

dx
Cálculos para uma célula
[Na]=140mM
[Na]=10
[ATP]=4mM
[ADP]=0.001mM
[Pi]=2mM
HOH
ATP 
 ADP  Pi
G ATP
[ ADP ][ PI ]
 G0  RT ln
[ ATP]
G025  30kJ / mol

(106 )  (2 x103 ) 
  67kJ / mol
GATP  30   8.314  310  ln
3
4 x10


Transporte de Substâncias nas soluções
Convecção: Movimento da solução, em volume,
promovido por diferença de pressão osmótica ou
hidrostática.
Difusao: Transferência da matéria a favor da diferença de
concentração, devida ao movimento caótico (movimento
térmico) das moléculas
Eletroforese (condução
elétrica): movimento de
espécies carregadas em um
campo elétrico
Eletrodifusão na membrana celular plasmática:
fenômenos de excitabilidade
Potenciais de Difusão – Diferença de Potencial
Eletroquímico – Equação de Nernst
+
  0
c2
  R  T  ln  z  F  V
c1
c2
V   RT ln
c1
Simulações - Bezanilla
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Difusão e Permeabilidade em membranas
Equação de Fick
c m
J s  Ds A
l
RT
Ds
6 rN A
cic
cicm    cic
cec
c
J s  D s A
l
J s  Ps c
Ds 
Ps 
l
cm
P
s
Eletrodifusão
cic
m
c ic
 c ic
cec
Vec
Vic
simulação
Interações não-covalentes entre espécies
químicas
0,6kcal/mol
Van der Waals (Dipolos induzidos)
Interação eletrostática
2,8Å
+
Na
Pontes de H
Cl-
Propriedades da molécula da água biologicamente
importantes
Hidrofílicos
Hidrofóbicos
Macromoléculas: Pressão coloidosmótica, Equilíbrio
de Donnan
Pressão osmótica = Posm = RTCosm
Pressão coloidosmótica = : (macromoléculas)
Ph

Posm
Equilíbrio de Donnan
- +
M- =X
M- =X
A+=X+Y
A+=Y
A+=X+Y-C
A+=Y+C
B-=Y
B-=Y
B-=Y-C
B-=Y+C
1
2
1
2
No equilíbrio
B1
A1
V  RT  ln
  RT  ln
B2
A2
B1 A2

B2 A1
Para
X=10, Y=100 (iniciais)
C=4.8
X=10, A1=115,2; B1=95,2
A2=104,8; B2= 104,8