Fafqii - Tema 5

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  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    1

    Equilibrio qumico

    Avance de la reaccin

    La reaccin qumica, A = B, es siempre bidireccional:A!B y B !A; se puede escribir como #i "iAi, con"i>0

    para productos y

    #$$%

    &

    '

    '

    Tp

    G

    (

    0

    ,

    =!!"

    #$$%

    &

    '

    '

    Tp

    G

    (

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    2

    13_315

    H2

    NH3N2

    Tiempo

    Co

    ncentracin Equilibrio

    Equilibrio qumico

    El equilibrio qumico es un estadoDINMICO

    Las molculas individualmente continancolisionando y reaccionando

    La velocidad de reaccin directa=velocidad de

    reaccin inversa (cintica qumica): Cuidado!:El equilibrio qumico no nos dice nada sobre lavelocidad a la que transcurre una reaccin:

    O2y H2NOreaccionan para formar agua apesar de que el $G de reaccin es -54365calmol-1

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    Equilibrio en Reacciones qumicas

    En condiciones de equilibrio:

    Energa libre de Gibbs estndar,$Go

    Constante de equilibrio de la reaccin qumica,K:

    "G

    "#

    $

    %&

    '

    ()p,T

    = B*

    A= 0+

    B*

    A

    A

    *+RTlncA = B

    *+RTlncB

    RTlncB

    cA

    = *(B* *

    A

    *) = *,Go

    K=cB

    cA

    = e"#G

    o

    RT

    Caso general de una reaccin

    En el caso general con n reactivos (R) para producir m productos (P):

    %1R1+ %2R2+ ... %nRn= %1%P1+ %2%P2+ ... %n%Pmdonde %i y %json los coeficientes estequiomtricos de reactivos yproductos

    Para reactivos dni= -%id#; para productos dnj= %jd#

    Cambio energa libre:

    !"" dddd##

    $

    %

    &&

    '

    ()=)= ****

    iii

    jjj

    iii

    jjj nnG

    !! "=#$

    %&'

    (

    )

    )

    iii

    jjj

    Tp

    **+

    ,

    G

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    4

    Caso general de un equilibrio

    En las condiciones de equilibrio:"G"#

    $

    %&

    '

    ()p,T

    = *jjj

    + , *iii

    + = 0

    i = io+RTlnai j = j

    o+RTlnaj

    *j(jo+RTlnaj)

    j

    + , *i(io +RTlnai)i

    + = 0

    -Go +RTln

    ajj

    . *j

    aii

    . *i

    /

    0

    111

    2

    3

    444= -Gen el equilibrio -G = 0

    -Go = *jjo

    j

    + , *iio = ,RTlnaj

    j

    . *j

    aii

    . *i

    /

    0

    111

    2

    3

    444i

    +

    eq

    K=

    ajj

    " # j

    aii

    " # i

    $

    %

    &&&

    '

    (

    )))

    eq

    =e*+G o

    RT

    +Go = #jjo

    j

    , *i

    , #iio

    +Go =*RTlnK

    Constante de equilibrio

    Para la reaccin general:

    Constante de equilibrio qumico termodinmica:

    K=

    ajj

    " # j

    aii

    " #i

    $

    %

    &&&

    '

    (

    )))eq

    =

    *j

    j

    " # j

    *ii

    " #i +

    c jj

    " # j

    c ii

    " #i ,

    c jj

    " # j

    cii

    " #i

    $

    %

    &&&

    '

    (

    )))eq

    Cociente de reaccin:

    Q =

    "ii

    # $i

    "jj

    # $ j

    %

    cii

    # $i

    c jj

    # $ j

    &

    c ii

    # $i

    c jj

    # $ j

    "G = "Go+ RTlnQ = RTln

    Q

    K

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    Direccin del equilibrio de K

    Podemos usar el cociente de la reaccin , Q,sustituyendo las concentraciones de reactivos yproductos de un sistema para determinar ladireccin con la que responder dicho sistema.

    Q = K : El sistema est en equilibrio

    Q > K : El sistema se desplaza a la izquierda Q < K : El sistema se desplaza a la derecha

    Constante de equilibrio con gases, Kp

    Si en los reactivos y/o productos hay gases:

    jA + kB &lC + mD

    Si A, B, C, y D son todos gases, se emplea las

    presiones parciales en vez de lasconcentraciones

    K=Pc

    lPDm

    PAjPB

    k

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    Constante de equilibrio con gases, Kp

    Laconcentracinde un gas se puede expresar devarias formas:

    Concentracin molar: c = (n/V)

    Presin: P = (n/V) RT

    Fraccin molarxi=pi/p (Ley Dalton)Lo que permite relacionar distintas expresiones dela constante de equilibrio. Por ejemplo:

    Kp= Kc(RT)("n)

    Estados estndar

    1) solutos 1 M

    2) slidos slido puro

    3) lquidos lquido puro

    4) gases 1 atm

    e.g., Na+(aq)

    e.g., AgCl(s)

    e.g., H2O

    (l)or Hg

    (l)

    e.g., CO(g)

    En reacciones heterogneas, las concentraciones(actividades) de slidos y lquidos se omiten de laexpresin de K porque son la unidad

    La posicin de un equilibrio heterogneo no depende delas cantidades de slidos o lquidos puro presentes

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    7

    Manipulando K

    HA H++ A-K1

    K1

    ][

    ]][[1

    HA

    AHK

    !+

    =

    1

    '

    11

    ]][[

    ][

    KAH

    HAK ==

    !+

    Suma de ReaccionesaA + bB cC K1

    cC + dD eE K2

    aA + bB + dD eE K3

    iTotal KKKKK !!!=

    321

    dc

    e

    ba

    c

    DC

    E

    BA

    CKKK

    ][][

    ][

    ][][

    ][213 !=!=

    dba

    e

    DBA

    EK

    ][][][

    ][3 =

    Clculo Excell

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    8

    Equilibrio y Termodinmica

    Como hemos visto,Kest relacionada con la variacinde energa libre, $G, entre productos y reactivos

    !"#$

    %&'(=)=

    =

    ""

    #

    $

    %%

    &

    ')(=

    *

    )*++

    )()=)((=

    *

    )*

    (=*

    *

    )(=

    TdTdT

    RT

    H

    ST

    G

    TT

    STHG

    RT

    T

    G

    RT

    K

    RT

    GK

    o

    ooooo

    o

    o

    1

    )(1)(11ln

    ln

    22

    2

    R

    H

    Td

    Kd

    RT

    H

    dT

    Kd oo !

    "=

    #$

    %&'

    (

    !=

    1

    lnor

    ln

    2Ecuacin de Van%t Hoff:

    lnK

    2

    K1

    =

    !Ho

    R

    1

    T2

    " 1

    T1

    #

    $%&

    '(

    Termoqumica

    Para una reaccin qumica a p = const y T = const%1R1+ %2R2+ ... %nRn= %1%P1+ %2%P2+ ... %n%Pmel intercambio de calor con el entornoes igual al cambio de entalpa 'Qp,T= dHp,T

    !!"

    !!

    #==$

    #=

    =

    = i

    oii

    j

    ojj

    o

    i

    oii

    j

    ojj

    HHdHH

    HHH

    %%

    &%%

    &

    &

    1

    0

    )d(d

    Reaccin Exotrmica (se libera calor): $Ho< 0Reaccin Endotrmica (se consume calor): $Ho> 0

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    Principio de Le Chatelier

    Afirmacin:

    Ante cualquier alteracin aplicada sobre un

    sistema en equilibrio, tal como un cambio en

    la concentracin, presin, temperatura, etc., la

    reaccin proceder de tal forma que sereduzcan los efectos de tal modificacin

    Variacin concentracin

    aA + bB cC + dD

    Para la reaccin general:

    ba

    dc

    BA

    DC

    K ][][

    ][][=

    Un aumento en la [A], ocasionar un incremento en la [C] yen la de [D]

    Kes la constante en el equilibrio!

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    Variacin presin y/o temperatura

    i

    i

    j

    j

    i

    j

    p

    p

    K!

    !

    "

    "=

    !! >i

    ij

    j ""

    !! 0)

    EJEMPLOS Y APLICACIONESPRCTICAS DE LA

    CONSTANTE DE EQUILIBRIO

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    Constante de disociacin

    AB = A++ B- En el equilibrio

    AB=

    AB

    *+ RTln[AB]

    A

    +=

    A+

    *+ RTln[A

    +

    ]

    AB

    *+ RTln[AB]=

    A+

    *+ RTln[A

    +

    ]+ B"

    *+ RTln[B

    "]

    B" =

    B"

    *+ RTln[B

    "]

    !+ +=

    BAAB

    ]AB[

    ]B[]A[ !+

    "

    =d

    K

    "#*= "(

    A+

    *+

    B"

    *"AB

    *) = RTln[A

    +

    ] $ [B"

    ][AB]

    [A+]$[B

    "]

    [AB]=e

    "#

    *(=#G

    o)

    RT

    Se obtiene a partir de las mismas ecuaciones vistas para el equilibrio general

    Un frmaco es por lo general un compuesto qumico Muchos frmacos son bien cidos o bases

    En el sentido de Bronsted & Lowry:

    CIDO: A donor de protones

    BASE: Un aceptor de protones

    -COOH -OH -NH2 HCl

    NH3 OH- -COO-

    Aplicaciones en Farmacia

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    Constante de disociacin del frmaco y solubilidad lipdica

    Ecuacin de Henderson - HasselbachConstante dedisociacin

    Solubilidad lipdica Captulo Solubilidad. Extraccin

    Factores fisicoqumicos que influyen en la absorcin de frmacos

    Hiptesis de particin del pH

    La absorcin de un frmaco que sea un electrolito dbil

    viene determinada principalmente por el porcentaje

    que exista del frmaco sin ionizar en el sitio de

    absorcin

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    13

    rea superficial del tubo gastro-intestinal (TGI)

    pH de los fluidos de TGI

    La absorcin en el intestinoes mayor:

    rea mayordensidad del agente portador forma activa

    Variaciones pueden deberse a:

    sano - ayuno < pH to 1.2enfermedades - lceras, cncer gstricoalimento -las grasas inhiben el cido gstrico frmacos - anticidos, anticolinrgicos

    Duodeno

    Estmago

    Colon ascendenteColon descendente

    Jejuno

    leo

    Intestino delgadoColntransversal

    Recto

    Sangre

    Factores fisicoqumicos que influyen en la absorcin de frmacos

    HA H+ + A-

    (cido) (protn) (base conjugada)

    HCl H+ + Cl-

    Base conjugada: Especies qumicas producidasdespus de que un protn sea cedido desde un cido

    Fenobarbital: anticonvulsivo

    N

    N

    N

    N H

    Hidrocloruro de efedrina Efedrina (cardio-estimulante)

    N NH

    CIDO Y BASES CONJUGADAS

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    14

    cido conjugado: El producto resultante de la adicin ocaptura de un protn.

    NaOH + H+ Na+ + H2O

    BASE Y CIDO CONJUGADO

    Fenobarbital

    (Na+)

    + (Na+)

    Fenobarbital sdico(base)

    N

    N H

    N

    N cido conjugado:

    H2O OH- + H+

    H2O + H+ H3O+

    cido dbil

    Base dbil

    cido/Base fuerte en el sentido Brnsted-Lowry:la fortaleza de un cido mide la tendencia a liberar/donar un protn

    Al contrario, la fortaleza de una base mide latendencia a aceptar/captar un protn

    CIDOS Y BASES FUERTES

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    15

    cido fuerte o dbil

    Fuerte ===> equilibrio muy desplazado a la derecha K>>1

    HCl H+ + Cl-

    NaOH Na+ + OH-

    Dbil ===> equilibrio balanceado

    HCN H+ + CN-

    Ca(OH)2 Ca+ + 2OH-

    Ka& KbKay Kb son constantes de equilibrio para cidos y basesdbiles

    cido dbil

    HA H+ + A-

    Ka=

    [H+

    ][A"]

    [HA]

    Base dbil

    B + H2O HB+ + OH-

    ][

    ]][[

    B

    HBOHK

    b

    +!

    =

    Disociacin cida Hidrlisis bsica

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    16

    Relacin entre Ka, Kb, Kw

    wba KKK =!

    CH3COOH H+ + CH3COO

    -

    CH3COO- + H2O CH3COOH

    + OH-

    H2O H+ + OH-

    Ka

    Kb

    Kw

    Como hemos indicado anteriormente, para la adicin dereacciones:

    pKa: Medida fisicoqumica que proporciona informacin sobre laspropiedades cido-base de una molcula.

    pKa indica la fortaleza de un cido o base

    HA + H2O H3O+ + A-Keq

    Keq=[H3O+] [A-]

    [HA] [H2O]pH = -log([H3O+])

    pKa = -log(Ka) = -log(Keq[H2O])

    (para cidos dbiles)

    [BH+]pH = pKa + log

    [A-][HA] = pKa + log

    [B]

    (para bases dbiles)

    pKa

    Ec. Henderson

    -Hasselbach

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    17

    Ionizacin de cidos y bases dbiles

    Kb =

    [OH!]2

    [B]" OH!#$ %& = Kb[B] = Kb[C]

    Ka =[H

    +

    ]2

    [HA]! H+"# $% = Ka[HA] = Ka[C]

    Siempre que la ionizacion de la ionizacion del acido o de

    la base sea pequea

    pH =1

    2pKa !

    1

    2logC

    pH =1

    2pKw +

    1

    2pKa +

    1

    2logC

    Sales en disolucin Sales de cidos fuertes y bases fuertes: no sufre hidrlisis (reaccin neutra) e.g.

    NaCl

    Sales de cidos dbiles y bases fuertes,e.g. Acetato sdico

    Sales de cidos fuertes y bases dbiles,e.g. sulfato de efedrina

    Sales de cidos dbiles y bases dbiles. Si los cidos o bases son de igualfortaleza la hidrlisis conduce a una disolucin neutra. E.g. acetato amnico

    NaA! Na+ +A"

    H2O +A"! HA +OH

    " Kb =HA[ ]

    eq OH

    "#$ %&eq

    A"#$ %&0=Kb =

    Kw

    Ka

    pH =1

    2pKw +

    1

    2pKa +

    1

    2log A

    "#$ %&

    BHCl! BH+ +Cl"

    H2O +BH

    +

    ! B +H+ Kh =

    B[ ]eq H+#$ %&eq

    BH+#$ %&0=Ka =

    Kw

    Kb

    pH =1

    2pK

    a"1

    2log BH+#$ %&

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    18

    pH = pKa + log[aceptor protn][donor protn]

    pKa:Para un cido, su capacidad de donar un protnPara una base, la capacidad de su cido conjugado dedonar un protn

    Generalmente:

    pKa < 2: cido fuerte en aguapKa 4-6: cido dbil en agua; muy dbil base conjugadapKa 8-10: cido muy dbil & base dbil en agua; base

    conjugada dbilpKa >12: cido muy muy dbil; base fuerte en agua

    Ecuacin Henderson-Hasselbalch

    Constante de disociacin del frmaco y solubilidad lipdica

    Ecuacin de Henderson - Hasselbach

    Frmacos acdicos dbiles

    ]

    ]

    pKapH

    HA

    ALog

    -

    donde, [A-] = concentracin molar de lasal del cio

    [HA] = concentracin molar del cido dbil

    [ ]

    [ ]

    pKapHBH

    BLog

    Frmacos bsicos dbiles

    donde, [BH+] = concentracin molar dela sal de la base

    [B] = concentracin molar de la base dbil

    Factores fisicoqumicos que influyen en la absorcin de frmacos

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    19

    Discuta la absorcin de comprimidos de diazepam (pKa = 3.4) desde el puntode vista de la ionizacin en el tracto gastrointestinal. El pH del estmago,duodeno e leo por la noche son, respectivamente, 1.2, 6.0, and 8.0,respectivamente.

    Respuesta

    N

    N O

    Cl

    CH3

    Frmaco bsico dbil

    Diazepam (Valium): antiansioltico

    Ejemplo

    (a) En el estmago (pH = 1.2)

    Log[B]

    [BH+]= 1.2" 3.4 = "2.2

    [B]

    [BH+]=

    0.0063

    1

    Porcentaje de ionizacin del frmaco,

    BH+[ ]= 11+ 0.0063

    x100

    1= 99.37% ionizado y 0.63% no" ionizado

    (b) En el duodeno (pH = 6.0)

    Log[B]

    [BH+]= 6.0" 3.4 = 2.6

    [B]

    [BH+]=

    398

    1

    Porcentaje de ionizacin del frmaco,

    BH+[ ] = 11+ 398

    x100

    1= 0.25% ionizado y 99.75% no " ionizado

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    20

    Cabra esperar, por tanto, que el diazepam se disuelva razonablemente bien enel estmago, aunque la absorcin fuera lenta. En el intestino, el diazepamtardara mucho en disolverse, aunque se absorber rpidamente.

    (c) En el leo (pH = 8.0)

    Log[B]

    [BH+]= 8.0" 3.4 = 4.6

    [B]

    [BH+]=

    39 810

    1

    Porcentaje de ionizacin del frmaco,

    BH+[ ]= 1

    1+ 39810x

    100

    1= 0.0025% ionizado y 99.9975% no " ionizado

    TAMPONES

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    21

    TAMPONES

    pH

    NaOH

    cido

    ml NaOH

    pKa

    pH

    HCl

    Base

    pKa

    ml HCl

    Tampn

    Tampn

    HA + H2O = H3O++ A- B + H3O+= BH++ H2O

    Ejemplo: pH sangre

    Cual es el pH de la sangre?

    Mantenimiento

    La sangre es mucho msque hemates!

    Importancia de su determinacin

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    22

    Ejemplo: pH sangreHay dos sistemas tampn en lasangre:

    Bicarbonato !+ +"+33232

    HCOOHOHCOH

    pKa= 6.4

    Fosfato

    !+!

    +"+ 2

    43242 HPOOHOHPOH

    pKa= 7.2

    Problema: La sangre de una persona sanatiene un pH de 7.4. A este pH, calcule larazn entre [HCO3-]/[H2CO3]

    Ecuacin formacin de un tampn:Henderson-Hasselbach

    pH = pKa+ log

    "

    1#"

    cido + H2O = H3O++ Sal

    pH = pKa+ log

    [sal]

    [cido]

    Cul es la razn molar cido/sal requerida parapreparar un tampn acetato de pH 5.0? pKa= 4.76

    5.0 =4.76 + log [sal]

    [cido]

    log [sal]

    [cido]=0.24

    [sal]

    [cido]=1.74

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    23

    Ecuacin tampn y actividad

    K=aH3O

    + " aB

    aBH=

    H3O+[ ] " B[ ]

    BH[ ]#H3O

    + "#

    B$

    #BH

    K=aH

    3O+

    B[ ]BH[ ]

    #B

    $

    #BH

    =K, #

    B$

    #BH

    pK, = pK+ log #B

    #BH

    Efecto de la fuerza inica sobre las constantes acdicas

    BH + H2O = H3O++ B-

    " log#i=

    0.509Zi

    2I

    1+ aB I"K

    sI(vlido para I hasta 0.1 M y 1M para muchas sales)

    aB es #1 (a 25 C) y Ks(cido) #Ks(base conjugada)

    Ecuacin tampn y actividad

    pH = pKa+ log

    [sal]

    [acido]"0.509 I

    1+ I

    Un tampn contiene cido frmico 0.05 M y formiato sdico 0.1M. El pKadel cido frmico es 3.75. La fuerza inica es 0.1.Calcule el pH (a) con y (b) sin consideracin del coeficiente deactividad.

    05.40.05

    0.1log.753pH =+=

    -

    --

    -- -

    -

    -

    -

    +

    aH3O

    += "

    H3O+H

    3O+[ ] =Ka [BH]

    [B#]"B #

    log"#= #

    0.509 I

    1+ I

    pH= pKa + log[sal]

    [cido]+ log"

    B #

    Para un inmonovalenteI< 0.3, 25oC

    (b)

    pH =3.75+ log 0.1

    0.05"

    0.509 0.1

    1+ 0.1=3.93(a)

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Capacidad reguladora o tampn

    ! =

    dCA"

    dpH#

    #2.303 Cs+Ca( ) Ka[H3

    O+]

    (Ka+[H3O+])2

    (

    pHpKamximo a pH=pKa

    Preparar una disolucin tampn de pH 5.0 con capacidadreguladora de 0.02.

    1) cido actico pKa= 4.76

    0.02 = 2.3" ctampn

    1.75"10#5

    "10#5

    (1.75"10#5

    +10#5

    )2

    2)

    ctampn

    =3.75 "10#2

    M

    [sal]

    [cido]=1.743)

    4) [cido]+1.74[cido] =3.75 "10#2M

    [cido] =1.37 "10#2M

    [sal]= 2.38 "10#2M

    Capacidad reguladora o tampn

    Tambin se define como la razn del cambioen equivalentes gramos por libro (Eq/L) de uncido o de una base necesarios para producirun cambio particular en el pH:

    (=B/pH El valor de (alcanza un mximo cuando el In

    hidronio en la disolucin es igual a constantede disociacin del cido dbil [H3O+]=Ka:sustituye en la frmula

    (max=0.575 C (0.575=2.303/4)C es la concentracin total del tampn

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Preparacin prctica de un tampn

    1) Se pesa bien el HA o el A- y se disuelveen agua

    2) Se evala el pH en un pH-metro

    3) Se aade gota a gota bien cido fuerte o

    base fuerte para ajustar el pH cerca delpKa del cido del tampn

    4) Diluir hasta la concentracin final

    Consideraciones para la elaboracin deun tampn farmacutico

    1) Disponibilidad de los reactivos, esterilidad dela disolucin final, estabilidad del frmaco(cintica) y del tampn, coste de losingredientes, toxicidad. Borato buen tampnpara administracin oral o parenteral

    2) Posible irritacin si los valores de pH de ladisolucin son muy distintos de loscorrespondientes a fluidos corporales.Tambin distinta capacidad tampn odiferencia de volumen (tampn-fluido). Comoregla usar para una cfrmacodada una relacinvolumen aplicado/volumen fisiolgico mnimoy capacidad tampn pequea.

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Otros ejemplos familiares&

    para un farmacutico

    Ejemplo de equilibrio de dilisis

    H2O (l)

    O2(ac), N2(ac)

    etc.

    H2O (l)

    O2(ac), N2(ac)

    Mb(ac), MbO2(ac)

    Membrana semipermeable (p.ej.celulosa): permite que el agua y pequeas molculas de soluto disueltas pasen, bloqueando el paso de macromolculas como lamioglobina (Mb)

    En el equilibrio:O2(fuera) = O2(dentro, ac)[MbO2]/[Mb][O2(ac)] = Keq

    Por un lado podemos evaluar la concentracin deligando totaldentro de la bolsa de dilisis. Por otrosacamos la [MbO2] de la valoracin del O2, ya que

    [O2(ac)] + [MbO2] = [O2(dentro, total)][MbO2] = [O2(dentro, total)] - [O2(ac)] (medibles)

    Ahora podemos saber Keq.

    Si tuvieramos una estimacin directa de MbO2, nonecesitaramos la dilisis, obteniendo Keq.

    Dilisis se emplea tambin como intercambio endisolucin (eg. Cambiar la [sal])

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Frmaco/Agente teraputico Respuesta biolgica

    Respuesta biolgica

    Resultado de la interaccin con un receptor Resultado de interaccin con enzima Resultado de reaccin fisicoqumica

    Reaccin fisicoqumica

    (agentes no receptores)

    Diurticos osmticos Anticidos Agentes anticancergenos

    Otras posibles reacciones en farmacia

    Receptor

    Ligando (frmaco)

    Receptor: Muchos frmacos o compuestos qumicos producen susefectos biolgicos a travs de la unin a una molcula receptora. Eltrmino receptor fue acuado primeramente por Paul Ehlrich.

    Ligando: Una sustancia/compuesto qumico que se enlaza a un receptor.

    [D] + [R] [DR] Respuesta biolgica

    Reaccin Ligando-Receptor

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Afinidad: Capacidad de una sustancia qumica (ligando) para enlazarse aun receptor o medida de la fortaleza de un ligando para enlazarse a unreceptor (o sitio de unin).

    Reaccin Ligando-Receptor

    La Afinidadde un ligando (D) denomina la fortaleza del enlace de Dalsitio de unin (R), determinado por:

    $G= $H- T $S

    $G= -RT lnK [D] + [R] [DR]K

    Ecuacin de Scatchard

    Keq =cA unin( )

    cM " cA(unin)( )cA fuera( )

    Versin general: M + A MA Keq= [MA]/([M][A])

    Simplificar introduciendo n, el nmero medio de molculas de ligando(A) unidas o enlazadas a la macromolcula (M) en el equilibrio:

    " =

    cA

    unidas( )cM

    Keq =!

    1"!( ) A[ ]

    !

    A[ ]=Keq 1"!( )

    Para un sitio de uninpor macromolcula

    !

    A[ ]= Keq N"!( )

    Ecuacin de Scatchard

    N independiente de lossitios de unin pormacromolcula

    /[A]

    Pendiente = -Keq

    N

    NKeq

    Representacin

    de Scatchard

    Cantidad enlazada por macromolcula

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    EjemploLas interacciones de un nuevo frmaco contra el virusdel SIDA con las protenas plasmticas puede tenerimplicaciones teraputicas. Los siguientes datos fueronobtenidos de la unin del frmaco con las protenasplasmticas

    [A]

    (nmol/L)

    3.00 6.00 17.2 50.8

    " 0.40 0.72 1.35 2.00

    Calcule la constante de asociacin, el nmero de sitio deunin. Explique el significado del desplazamiento delfrmaco del sitio de unin para su eficacia teraputica

    Ejemplo

    "/[A] (L/molx10-9)

    0.13 0.12 0.08 0.04

    Representacin de Scatchard

    y = -0.0578x + 0.1571

    0

    0.02

    0.04

    0.06

    0.08

    0.1

    0.12

    0.14

    0.16

    0 0.5 1 1.5 2 2.5

    Rho

    Rho/[A]

    Pendiente=-K (asociacin) = 5.78e7 L/mol. El corte con y:

    1.571e8=NK, de donde N=2.67 (alrededor de 3 sitios por

    molcula)

  • 7/25/2019 Fafqii - Tema 5

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    Unin cooperativaPara una macromolcula con varios sitios de unin, la unin a un sitiopuede influir las propiedades de unin a otros sitios

    La no obtencin de una lnea recta del ajuste de los datos representados enuna representacin de Scatchard indica unin cooperativa onocooperativa (anticooperativa) entre los sitios de unin

    Cooperativa= la unin del segundo ligando es ms fcil Anticooperativa= la unin del segundo ligando se hace ms difcil

    La Hemoglobina es un ejemplo tpico de unin cooperativa al ligando

    !Enlaza hasta 4 O2!Cooperativa: la mayor parte del O2selibera en el tejido mientras que la uninde O2es mxima en los pulmones!La curva de unin muestra la formasigmoidal caracterstica

    f

    0

    1

    PO2(Torr)0 40

    p50 = 16.6 Torr

    HemoglobinaMioglobina

    p50 = 1.5 Torr

    f= fraccin de sitios de unin

    Representacin de Hill! N

    1"! N( ) =

    f

    1" f( ) =Keq A[ ]

    f

    1! f( ) =K A[ ]n

    Ecuacin de Scatchard (unin no-cooperativa)

    Unin cooperativa

    n= coeficiente de HillK= constante, no es la Keqpara unligando nico

    La pendiente de cada lnea da elcoeficiente de cooperatividad de Hill

    Pendiente = 1 no cooperatividadPediente = N mxima (todo o nada)

    cooperatividad

    log f

    1! f( )

    "

    #$

    %

    &'=n log A[ ]+ logK

    log[P02] (Torr)

    log[f/(1-f)]

    1.5

    -1.5-0.5 +2

    Hemoglobinan= 2.8

    Mioglobinan= 1.0