TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

Autor: Jhuliana Contreras Cabrera

MEMBRANA CELULAR

Define los límites de la célula y de sus diversos compartimientos internos.

Sirve como sitio concreto se realizan funciones específicas: Proteínas asociadas

Poseen proteínas de transporte que facilitan y regulan el movimiento de sustancias.

Contienen los receptores necesarios para detectar señales externas: Transducción de señales

AISLA M.E / ESTRECHA RELAC NUTRIENTES

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR

Esta constituida por lípidos y proteínas , siendo su estructura fundamental la bicapa lipídica, que forma una barrera estable entre 2 compartimientos acuosos, los lípidos que la conforman son: Glicerofosfolípidos,, Esfingosina, Glucolípidos y Colesterol

LÍPIDOS DE MEMBRANA• Los fosfolípidos son el principal

componente estructural de todas las membranas celulares.

• Cabeza polar hidrofílica: Afinidad o permeabilidad al agua • (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc.

depende del tipo)

• Dos colas no polares: (dos ácidos grasos) que son hidrofóbicas o anfipáticas (poca permeabilidad al agua).

Cabeza

Símbolo

Colas

FOSFOLÍPIDOS

Cabezashidrofílicas

Colas hidrofóbicas

Líquido intersticial Exterior de la Célula

CitoplasmaInterior de la Célula

– Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus colas hidrofóbicas se ubican hacia adentro de la célula.

– En agua, los fospolípidos forman espontáneamente una bicapa o lámina doble muy estable

Glicerofosfolípidos: Tienen un esqueleto de glicerol al que están unidas las dos cadenas de ácidos grasos y la cabeza polar, tienen naturaleza antipática.

Esfingosina: : lípidos de membrana , muy abundantes como en membranas neuronales, constituidos por un núcleo llamado ceramida y un ácido graso.

Glucolípidos: Se forman al añadir grupos carbohidrato , algunos glucolípidos tienen como base el glicerol, pero la mayoría derivan de la esfingosina

Estero les como el Colesterol (célula animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal) cumplen un papel importante regulando la resistencia y la fluidez de las membranas.

El Colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana

INFLUENCIA DE LA COMPOSICIÓN LIPÍDICA EN LAS PROPIEDADES DE MEMBRANA

• AUTOENSAMBLAJE:

• AUTOSELLADO:

• IMPERMEABILIDAD:

• FLUIDEZ:

-

ASIMETRÍA EN LOS LIPIDOS DE LA MEMBRANA

La mayoría de lípidos y proteínas se distribuyen de manera desigual entre las dos monocapas, esta asimetría incluye diferencias en las clases de fosfolípidos, dicho asimetría se debe a la inserción diferentes lípidos o la proporción diferente de varios lípidos en cada una de las monocapas.La asimetría tiende a mantenerse debido a que el movimiento de los lípidos de una monocapa a la otra requiere que los grupos hidrofílicos de sus cabezas pasen a través del interior hidrofóbico de la membrana.Los fosfolípidos no se distribuyen por igual entre amabas hojas de la bicapa porque la fosdatidiletanolamina y los fosfolípidos ácidos tienden a ubicarse en la hoja de las membranas en contacto con el citosol.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA

PROTEÍNAS DE MEMBRANA• Permiten el movimiento de materiales a través de la membrana

y la recepción de señales químicas desde el ambiente externo de la célula.

• Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:- Proteínas integrales o transmembrana: penetran

completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones hidrofóbicas.

- Proteínas periféricas: no atraviesan toda la bicapa fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas integrales y a lípidos.

FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD DE TRANSPORTE

• TEMPERATURA

MOVIMIENTO DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

Transporte Pasivo• No requiere el consumo de

energía (ATP).• El movimiento ocurre por

diferencias en la concentración y en las cargas eléctricas de las sustancias en ambos lados de la membrana.

• Tenemos los siguientes mecanismos:• Difusión simple• Ósmosis• Difusión facilitada

EQUILIBRIOMoléculas de colorante Membrana

EQUILIBRIO

Difusión Simple• El movimiento de moléculas se da a

través de la membrana de fosfolípidos, de un gradiente de alta concentración a baja concentración.

• Cuando mayor es el gradiente de concentración, más rápida es la velocidad de difusión.

• Si no intervienen otros procesos, la difusión continuará hasta eliminar el gradiente de concentración.

• Moléculas solubles en lípidos como etanol, y moléculas pequeñas como H2O, CO2 y O2.

Citoplasma

Exterior de la Célula

O2

CO2 CO2

O2 O2

CO2

Mayor concentración

Mayor concentración

Menor concentración

Menor concentración

Difusión Simple

Difusión Facilitada• Moléculas que por su tamaño o carga no difunden libremente a

través de la membrana y utilizan canales acuosos formados por proteínas integrales de membrana (porinas) para moverse hacia adentro y afuera de la célula.

• Estos canales son usados para la glucosa y pequeños iones con

carga tales como K+, Na2+, Cl-. En el caso del agua se llaman aquaporinas

• La velocidad de transporte es muy alta (107-108 iones/seg.)

Difusión FacilitadaA.-MEDIADA POR CANAL: Las proteínas de canal forman poros a través de la membrana y permiten la libre difusión de moléculas del tamaño y carga apropiado.Se caracterizan por un transporte rápido, son altamente selectivas, hay canales para cada tipo de ión, siendo los más abundantes los canales para K.El transporte de un ión es impulsado por el gradiente electroquímico, un ión puede difundir de un lado a otro de la membrana, debido a la diferencia de concentración y a la diferencia de carga eléctricaa.1.-Regulados: (GATED) Depende de un estímulo.a.2.-No Regulados: Se encuentra abiertos

Difusión FacilitadaSegún el tipo de estímulo:• Canales regulados por Voltaje

• Canales regulados por ligando

• Canales regulados mecanicamente

Difusión Facilitadab.-Difusión mediada por acarreador: Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o permeasas o acarreadoras que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula. Este tipo de transporte es a favor del gradiente y sin gasto de energíac.-Aquaporinas: Constituídas por cuatro proteínas iguales entre sí denominadas CHIP, están presentes en células animales(eritrocitos, células del túbulo próximo renal) y permiten el paso selectivo de agua, excluyendo iones y otras moléculas orgánicas polares de bajo peso molecular, estás proteínas son importantes en la fisiología del control del volumen celular y los mecanismos de control osmótico.

Transporte Activo• Mantiene la composición iónica intracelular• Tiene direccionalidad intrínseca.• Las células utilizan energía (ATP) durante el transporte. • La proteína transportadora bombea activamente un soluto

determinado a través de una membrana en contra del gradiente de concentración del soluto.

Proteína de transporte

1

FLUID0EXTRACELULAR

Primersoluto

Primer soluto, en el interior de la célula, se une a la proteína

Proteína de transporte fosforilada

2 ATP transfiere un fosfato a la proteína

3 Proteína libera el soluto fuera fuera de la célula

4 Segundo soluto se une a la proteína

Segundosoluto

5 El fosfato se separa de la proteína

6 La proteína libera el segundo soluto

Bombas iónicas (transporte activo)

• Conocidas también como ATPasas de membrana.

• Acoplan la síntesis o hidrólisis de ATP al movimiento de un soluto a través de la membrana.

• Existen cuatro grupos según composición proteica, localización celular y mecanismo de acción:

P-ATPasas (por el intercambio fosforilado)

V-ATPasas (por las vacuolares)

F-ATPasas (por las porciones F0 y F1 que las constituyen).

ABC-ATPasa (de unión a ATP o “ATP Binding cassette”)

Cassette = dominios catalíticos de la proteína que une ATP durante el trasporte.

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIOLa energía deriva directamente de la hidrólisis de ATP, para el transporte de solutos contra un gradiente de concentración o potencial electroquímico.a)Bomba Clase P.-Presente en todas las células animales-Se fosforilan irreversiblemente por ATP en residuos de aspartato-Se localizan en la membrana plasmática-Transporta cationes y aniones en contra del gradiente.

Bomba de Sodio (Na+) y Potasio (K+)• Es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las

células animales, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma.

• Ambos son movilizados en contra de su gradiente electroquímica estabelciendo diferencias de concentración y carga entre los espacios extra e intracelular para ambos iones, para su movilizacion es necesarios hidrolizar ATP

IMPORTANCIA

• Mantener la diferencia en la concentración de Na y K intra y extracelulares

• Mantenimiento del volumen celular• Mantiene un potencial eléctrico de membrana• Favorece la trasmisión de impulsos nerviosos• Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasio

Bomba Clase F :

• Aparecen el la membrana celular de bacterias, membrana mitocondrial interna y tilacoidal del cloroplasto.

• Utilizan la energía de hidrólisis del ATP para bombear protones contra su gradiente electroquímico

• El flujo de electrones a favor del gradiente se utiliza para sintetizar ATP(En este modo ATP sintasa)

• ATP Sintasa Porción F0 (transmembranoso con un tunel para el paso de H+)

Porción F1 (Tunel orientado hacia la matriz mitocondrial)

Bomba Clase F

Bomba Clase V• Bombean protones al interior de

ciertos organelos como vacuolas, vesículas, endosomas, lisosomas.

• No se fosoforilan durante el transporte• Ayuda a mantener el equilibrio ácido –

básico del cuerpo mediante la secreción de protones hacia la orina en formación

Superfamilia ABC

Poseen un par de dominios catalíticos que unen ATP durante el transporte, este hidroliza ATP para movilizar a determinados solutos en contra de su gradiente.Proteínas MDR• Tienen por función eliminar sustancias tóxicas derivadas del metabolismo

celular.• Aparecen en grandes números en la membrana plasmática de varias clases

de células cancerosasProteínas CFTR.• Se halla involucrado en el transporte Cl- a través de la membrana

plasmática, cuando es defectuosa produce la fibrosis quística, el transporte de Cl- a través de CFTR se bloquea, disminuye el anión de luz de los conductos afectados y por consecuencia disminuy e el catión Na+, la menor concentración de estos iones determina que el agua se retire y ello aumenta la viscosidad de las secreciones.

Transporte activo secundario

• Cotransporte:• Cuando el Na se ha

transportado al exterior se aumenta su concentración y crea un gradiente.• Esta energía puede

arrastrar a otras sustancias junto con él al interior de la célula

Cotransporte de Glucosa y aminoácidos con el Na

• La proteína portadora tiene dos sitios de unión en su lado externo, para el Na y para la glucosa• La concentración de Na en el

exterior es muy elevada, lo que da la energía para el transporte• Sucede igual con los

aminoácidos• Células epiteliales del TD y

túbulos renales.

Transporte activo secundario

• Contratransporte:• Los iones de Na intentan difundirse al interior de la célula por su elevado

gradiente• El Na se une en el exterior a la proteína transportadora, la otra sustancia

se une en el interior • Ambas se desplazan en sentidos opuestos.

Contratransporte de iones de Ca+ e H+ con Na+

• Contratransporte de Na+ y Ca++

• Na+ al interior y Ca++ al exterior• Ambos unidos a la misma proteina

• Contratransporte de Na+ e H+

• TCP: Entra Na+ y sale H+

• Otros:• Ca++ o Na+ por Mg++ ó K+

• Cl- por HCO3 o SO4

Osmosis

• En la osmosis, el agua viaja desde un área de baja concentración de soluto a un área de alta concentración del soluto

Soluciónhipotónica

Molécula de soluto

Solución hipotónica

Solución hipertónica

Membrana selectivapermeable

Solución hipertónica

Membranaselectivapermeable

FLUJO DE AGUA

Moléc de soluto con moléculas de agua

Moléculas de agua

Presión Osmótica• La magnitud de la presión necesaria para detener la presión

• Osmosis induce a las células a contraerse en soluciones hipertónicas e hincharse en soluciones hipotónicas• El control del balance de agua entre células y su entorno

osmorregulación, es esencial para los organismos

SOLUCIONISOTONICA

SOLUCIONHIPOTONICA

SOLUCIONHIPERTONICA

(1) Normal

(4) Flacida

(2) Lisada

(5) Turgente

(3) Plasmolizada

(6) Plasmolizada

CELULAANIMAL

CELULAVEGETAL

TRANSPORTE TRANSEPITELIAL

Gracias…!