6.3 Cuantificación del transporte

Mientras más permeable es el soluto, mayor es el valor del coeficiente de permeabilidad:

J = Dm β (C₁ – C₂) / d

J = P (C₁ – C₂) Donde P= Dm β/ d

 El coeficiente de permeabilidad depende de:

- El coeficiente de difusión en la membrana (Dm).
- El coeficiente de partición (membrana/agua) (b).
- El grosor de la membrana (d).

Difusión simple y medición experimental de la permeabilidad.

Cuando se encuentra que la velocidad de transporte de un soluto es directamente proporcional a la diferencia de concentración, se dice que el soluto atraviesa la membrana por difusión simple. Generalmente esto significa que el soluto atraviesa la membrana a través de la bicapa.

En la difusión simple los solutos más permeables son los más pequeños (mayor coeficiente de difusión) y los más liposolubles (mayor coeficiente de partición).

Experimentalmente las etapas a seguir en la medición de la permeabilidad son:

1) Medir el flujo unidireccional de entrada o salida.

Flujo unidireccional de entrada (C_int. = 0): J_{ext. => int.} = P C_ext. 

Flujo unidireccional de salida (C_ext. = 0): J_{int. => ext.} = P C_int.

Para medir el flujo unidireccional de entrada se incuban las células con un soluto en el medio externo y se mide la aparición en el compartimiento intracelular. Se grafica la concentración en función del tiempo y se calcula la pendiente de la curva, cuando ésta es máxima (al inicio del proceso). Este flujo se conoce como flujo inicial. Para medir el flujo unidireccional de salida se cargan las células previamente con un soluto, se reemplaza el medio externo y se mide la aparición en el compartimiento extracelular. Se grafica la concentración extracelular en función del tiempo y se calcula la pendiente inicial de la curva.

Las diferencias entre los flujos unidireccionales es el flujo neto. En el caso de un soluto no cargado el flujo neto es cero cuando las concentraciones a ambos lados se igualan y el sistema alcanza un equilibrio.

2) Repetir la determinación del flujo inicial a distintas concentraciones de sustrato.
3) Graficar los flujos iniciales determinados versus las concentraciones de sustrato y calcular la pendiente del gráfico que corresponde a la permeabilidad

Potencial de membrana

 A través de la gran mayoría de las membranas biológicas existe una diferencia de potencial eléctrico. Esta diferencia se llama potencial de membrana y se define como el potencial eléctrico interno menos el externo: V_m = V_i - V_e. En reposo (cuando la célula no está "excitada") fluctúa, dependiendo de la célula, entre -10 y -90 mV. Por lo tanto, cada soluto con carga eléctrica está sujeto a una fuerza eléctrica.

Potencial de Equilibrio

Una manera de establecer si un ion se encuentra en equilibrio en un sistema de dos compartimientos sujetos a distintos potenciales eléctricos es calculando el potencial de equilibrio del ion.
Supongamos un sistema con dos compartimientos, interno (i) y externo (e), sujetos a potenciales eléctricos Vi y Ve, y que contienen un ion a concentraciones Ci y Ce respectivamente. En el equilibrio, la diferencia de potencial electroquímico será cero:

Equilibrio: Δμ = Δμ_i – Δμ_e = 0

0 = RT ln C_i / C_e + zF (V_i – V_e)

La ecuación puede escribirse como:

V_i – V_e = RT (ln C_e / C_i) / zF

La diferencia V_i - V_e se define como V_eq o Potencial de equilibrio. La ecuación 15 se conoce como Ecuación de NERNST:

V_eq = RT (ln C_e / C_i) / zF

Esto significa que si existe esta diferencia de potencial entre los compartimientos interno y externo, el ion alcanzará el equilibrio a distintas concentraciones en ambos medios.