UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR
FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MATEMÁTICAS
ESCUELA DE QUÍMICA
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA
TRANSPORTE DE GLUCOSA, LACTOSA Y
ACUAPORINAS
PRESENTADO POR
Jennifer Rosabel Gabriel Giannine
PROFESOR ASESOR DE MONOGRAFÍA
Bessy Evelyn Gálvez, M.Sc.
CIUDAD UNIVERSITARIA. SAN SALVADOR, EL SALVADOR
Mayo 2014
ÍNDICE GENERAL
Índice de figuras
Índice de tablas
Abreviaturas
Resumen
Introducción
I. GENERALIDADES
II. TRANSPORTE DE GLUCOSA, LACTOSA Y ACUAPORINAS
III. Conclusiones
IV. Bibliografía
Índice de figuras
Figura 1:
Índice de tablas
Tabla 1:
Abreviaturas
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
I. GENERALIDADES
1.1. MEMBRANAS
Las membranas constituyen una característica llamativa (busque otra palabra,
esta parece poco adecuada) de la estructura celular; en algunas células
eucarióticas, los diferentes sistemas de membranas pueden llegar a constituir
hasta el 80% de la masa celular seca total.2
1.1.1. Componentes de las membranas
La mayoría de las membranas contienen alrededor de un 40% de lípido y un 60%
de proteína, pero hay una variación(mejor poner, hay variaciones considerables
de composición) considerable. Los lípidos de la membrana son en gran parte
polares y casi todos los lípidos polares de las células se hallan localizados en sus
membranas.2
Se han empleado varios métodos físicos para determinar con exactitud la
ordenación de las moléculas de lípidos y de proteína en la estructura de las
membranas. La microscopía electrónica ha revelado que las membranas poseen
una estructura trilaminar con un espesor total entre 7,0 y 9,0 mm, según el tipo
de membrana. Las medidas de dispersión óptica rotatoria y de dicroísmo circular
indican que las moléculas proteicas de las membranas poseen un contenido
bastante elevado de hélice α arrollada hacia la derecha. Las moléculas lipídicas
de las membranas se hallan ordenadas formando una estructura en bicapa.2
1.1.2. Funciones de las membranas biológicas
Las membranas biológicas son dinámicas y esenciales para la funcionalidad
celular.(referencias, de acá se salta a la 10, donde están las 1,3,4,5,6,7,8 y9)
inclúyalas también, me gusta el tipo de letra que usa
Las membranas celulares cumplen distintos papeles:
Compartimentalización: la membrana plasmática define y limita la célula y
mantiene las diferencias entre el contenido citosólico y el exterior celular;
las membranas de orgánulos (retículo endoplásmico, aparato de Golgi,
mitocondria, etc.) también establecen características diferenciales entre
esos orgánulos y el citosol.
Protección de la célula frente a posibles agresiones externas.
Mantenimiento de la presión osmótica.
Control del intercambio de moléculas entre interior y exterior celular
mediante su permeabilidad selectiva, puesto que son impermeables para
los iones y para la mayoría de las moléculas polares, y los procesos de
transporte de solutos específicos. De esta manera se pueden establecer
gradientes iónicos que pueden ser utilizados para la síntesis de ATP, el
movimiento transmembrana de solutos específicos o, en ciertos tipos
celulares, producir y transmitir señales eléctricas.
Reconocimiento y transducción de señales externas.
Establecimiento de interacciones intercelulares o con componentes de la
matriz extracelular.
Catálisis de ciertas reacciones llevada a cabo por proteínas de membrana
especializadas.
Determinantes de la forma celular y condicionantes de la motilidad y los
procesos de secreción y endocitosis.10
Nombre de la figura y no olvide referenciarla, para indicar de donde la saco.
Incluya en el texto indicar Figura X o la numeración que usted le da.
1.1.3. Fluidez de membrana
Las membranas son fluidas y esta fluidez depende de su composición lipídica y
de la temperatura. Referencias.
En función de la temperatura, los lípidos de membrana pueden encontrarse en
dos estados o fases diferentes: gel, parecido a un sólido, con las cadenas
hidrocarbonadas más rígidas, y cristal líquido, más fluido, con las cadenas
hidrocarbonadas más móviles. La temperatura a la cual se produce el paso de un
estado a otro es la temperatura de transición de fase (Tc); a valores por debajo de
la Tc la bicapa se encuentra en el estado gel y a valores superiores pasa a cristal
líquido. Existe un equilibrio entre el estado gel y el estado de cristal líquido y se
piensa que las biomembranas solo funcionan adecuadamente en un estrecho
margen entre ambas situaciones.REFERNCIIAS
Las características de los lípidos de la bicapa condicionan la temperatura de
transición. En el caso de bicapas constituidas por un solo tipo de lípidos la Tc
está bien definida pero las membranas biológicas son mezclas lipídicas complejas
y en ellas la transición de un estado a otro se produce en un intervalo de
temperaturas.
gel
cristal líquido Nombre de la figura y
no olvide referenciarla, para indicar de
donde la saco. Incluya en el texto
indicar Figura X o la numeración que
usted le da.
Las cadenas acilo hidrocarbonadas de los fosfolípidos y glicolípidos de membrana
son los principales determinantes de la fluidez de membrana, aunque también la
modulan el tamaño y la carga de los grupos polaresde estas moléculas y el
contenido en esteroles de la membrana. La presencia de ácidos grasos de cadena
corta o con insaturaciones cis reduce la temperatura de transición, mientras que
los ácidos grasos saturados y el aumento de la longitud de las cadenas
hidrocarbonadas hacen que esta temperatura se incremente.
Los esteroles pueden tanto aumentar como disminuir la fluidez; así, el colesterol
hace disminuir la fluidez de una bicapa para temperaturas por encima de la
temperatura de transición porque su anillo rígido y plano interfiere con los
movimientos de las colas de los ácidos grasos, sin embargo la hace aumentar a
temperaturas por debajo de la Tc al actuar como un separador que facilita la
movilidad de las cadenas aciladas.11Sólo debe hacer una breve introducción, debe
enfocarse en su tema.
1.1.4. Transporte a través de membranas
Una célula o un orgánulo no pueden estar totalmente abiertos ni totalmente
cerrados a su entorno. Su interior debe estar protegido frente a determinados
compuestos tóxicos y, sin embargo, es preciso que se capten metabolitos y se
eliminen productos de desecho. Dado que la célula debe manejar miles de
sustancias, no es de extrañar que gran parte de la compleja estructura de las
membranas esté dedicada a la regulación del transporte. Referencias
Se consideran las diversas formas en las que las moléculas se transportan a
través de las membranas. Las tres categorías de transporte, pasivo, facilitado y
activo, son muy diferentes y en general sirven a propósitos distintos en la célula.1
1.2. GLUCOSA
Los azúcares simples, glucosa, fructosa y galactosa, son llamados
monosacáridos. Tienen la misma química, pero las moléculas de cada uno están
dispuestas de manera diferente. Los monosacáridos pueden ser absorbidos
directamente por el torrente sanguíneo. No obstante, antes de que puedan cruzar
las barreras celulares, la fructosa y la galactosa son convertidas por el hígado
en glucosa.13No es tan simple….acá es donde debe de expandir la temática
1.3. LACTOSA
1.4. ACUAPORINAS
Las acuaporinas constituyen una familia de proteínas que puede subdividirse en
dos grupos: las acuaporinas clásicas y las acuagliceroporinas15.
Se diferencian fundamentalmente en que las primeras sólo son permeables a
agua en forma selectiva y las segundas también permiten el paso de glicerol y
otros solutos de bajo peso molecular. Hasta el momento se conocen 11
acuaporinas diferentes y es posible que existan más, aún no identificadas
(Cuadro 1); son nombradas como proteínas AQP seguidas del número
correspondiente. AQP3, AQP7 y AQP9 son acuagliceroproteínas, las demás se
consideran acuaporinas clásicas.referencias
Todas pueden ser reguladas por diversos factores intracelulares, entre los cuales
son fundamentales el pH y la fosforilación, principalmente mediada por proteína
quinasa A. Son proteínas integrales de membrana, que presentan una similitud
estructural bastante notable (Gráfica 1). Todas tienen sus segmentos amino y
carboxilo terminal intracelulares, están conformadas por dos mitades muy
similares entre sí, unidas por el loop C16; exhiben 6 segmentos transmembrana17
y los loop B y E son esenciales para la permeabilidad al agua del canal, es decir,
son vitales en la formación del poro18. Todas son tetraméricas19, aunque algunas
pueden formar oligómeros más pequeños, como la AQP4.
La mayoría de las acuaporinas son inhibibles (inhibidas) por compuestos
mercuriales (de mercurio), pero no es una característica común a todas, porque
algunas pueden incluso ser activadas por éstos; el sitio de inhibición por Hg2+ ha
sido localizado en el loop C, Cys 189,20, el cual no está presente en todos los
tipos.Esto es confuso, debe aclararlo más
Su permeabilidad al agua es alta, en el orden de 3 x 109 moléculas de agua por
segundo21, para la AQP1, y cifras cercanas para casi todas las demás.
Requieren una energía de activación bastante baja, en el orden de 5 kcal/mol o
menores.referencias, cada párrafo y luego de cada punto y seguido o punto y
aparte debe escribir la referencia o las referencias
Las acuaporinas son altamente selectivas al paso de agua22, impidiendo incluso el
paso de protones; la estructura del poro acuoso impide que el agua protonada
(H3O+) sea capaz de atravesar la barrera formada por el residuo Arg-195, el cual
está conservado en todos los miembros de la familia y ocupa una posición
preponderante en el poro23. Existe una segunda barrera al paso de protones,
formada por un fuerte dipolo en el centro del poro formado por dos segmentos
que contienen la secuencia NPA (asparagina-prolinaalanina), el cual reorienta las
moléculas de agua al pasar, disrumpiendo las interacciones entre una molécula y
la siguiente, lo cual elimina la posibilidad del transporte de protones
simultáneamente.referencias
En general, estos canales de agua tampoco permiten el paso de otros iones,
porque el tamaño del poro es aproximadamente de 2.8 Å14, el cual es mucho
menor que el diámetro de cualquier ion hidratado. La presencia de un residuo
alternativo a His-180, como Gly, está asociada con un diámetro del poro mayor,
como sucede en las acuagliceroporinas4, lo cual permite el paso de glicerol y otros
solutos.referencias
II. TRANSPORTE DE GLUCOSA, LACTOSA Y ACUAPORINAS
2.1. Transporte de membrana
2.2. Transporte de Glucosa
La glucosa es el principal sustrato energético de la célula y para su ingreso
requiere una proteína transportadora en la membrana celular. Se han descrito
dos sistemas de transporte de glucosa y de otros monosacáridos: los
transportadores de sodio y glucosa llamados SGLT (Por sus siglas en inglés
Sodium-Glucose Transporters) y los transportadores de glucosa llamados GLUT
(Por sus siglas en inglés glucose transporters, ahora bien como son siglas la
primera letra es mayúscula). En este artículo se presenta una revisión de las
principales características moleculares, bioquímicas y funcionales de los
transportadores de monosacáridos que se han descrito hasta el momento.5
Los transportadores de glucosa (GLUT o SLC2A) son una familia
de proteínas de membrana que se ubican en la mayoría de las células de
los mamíferos.6
2.2.1. Función
La glucosa es un sustrato esencial en el metabolismo de la mayoría de las células
que, por razón de la polaridad de la molécula, su transporte a través de las
membranas biológicas requiere de proteínas transportadoras específicas. El
transporte de la glucosa, así como de otros solutos, a través de la membrana
celular puede dividirse en dos grandes tipos, el transporte activo y el transporte
pasivo. Referencias, la función no la especifica, se asume, pero debe ser más
clara
2.2.1.1. Difusión facilitada
La molécula de glucosa es por lo general demasiado grande para simplemente ser
difundida a través de la bicapa lipídica de la célula, como lo hace el oxígeno. La
"difusión facilitada" es el proceso que permite a la glucosa atravesar la membrana
celular. Como en la ósmosis, la difusión facilitada permite a la glucosa moverse a
un área de mayor o menor concentración, pero las moléculas de glucosa deben
ser ayudadas por moléculas "facilitadoras" específicas. Esta es una forma de
transporte pasivo que no requiere energía, pero necesita "proteínas
transmembranales."Referencias, no ponga ente comillas proteínas trasnm….
2.2.1.2. Proteínas transmembranales
Las proteínas transmembranales están incrustadas en la membrana celular.
Crean un poro o canal lleno de agua que la glucosa puede atravesar por difusión.
Dependiendo de lo que necesite la célula, los canales pueden ser abiertos o
cerrados. Cuando el canal se abre, las moléculas lo atraviesa utilizando la
difusión, moviéndose de la zona de más alta concentración hasta la de más baja.
Los canales, o puertas, son selectivos, lo que significa que cada canal sólo
permite que ciertas moléculas o ciertos tipos de moléculas lo
atraviesen.refrencias, parece que esto no se une con el siguiente párrafo, usted
debe tratar que esto sean nexos uno con el otro, o por lo menos tenga sentido al
leerse.
2.2.1.3. Cinco subgrupos
Los cinco subgrupos de proteínas transportadoras de glucosa son GLUT1,
GLUT2, GLUT3, GLUT4 y GLUT5. Están ubicados en la membrana plasmática de
las células, y tienen receptores en el interior y el exterior. La GLUT1 y la GLUT3
se encuentran en casi todas las células. La GLUT2 es usada por las células del
hígado, el epitelio intestinal y las células pancreáticas beta. La GLUT4 se
encuentra en las células esqueléticas y grasas, y la GLUT5 prefiere la fructosa y
la glucosa.referencias
2.2.1.4. Transporte activo
En los casos en los que la glucosa debe trasladarse de un área de menor
concentración a una de mayor concentración, se utiliza el transporte activo de la
membrana. Este requiere proteínas transmembranales y energía, usualmente en
forma de ATP (trifosfato de adenosina), para empujar activamente las moléculas a
través de la bicapa lipídica.13explique más este tópico
2.2.2. Mecanismos moleculares que intervienen en el mecanismo de
transporte de glucosa
La entrada de glucosa través de las membranas celulares viene dada a partir de
dos proteínas transportadoras: en primer lugar las proteínas transportadoras de
sodio (SGLTpor sus siglas en inglés…..) las cuales generalmente se encuentran en
el tejido epitelial digestivo donde se absorben y reabsorben nutrientes y en
segundo lugar los sistemas transportadores de glucosa (GLUT) que se encuentran
en todas las células del organismo, ambos transportadores van a cumplir una
función de importancia, ya que al transportar la glucosa promueven la iniciación
de las diferentes rutas metabólicas.
La glucosa es la sustancia responsable de proporcionarle energía a una serie de
organismos y a su vez a las células que lo componen, por lo cual el transporte de
glucosa va a convertirse en un proceso vital para la homeostasis celular y las
rutas metabólicas.referencias
2.2.2.1. Obtención y absorción de carbohidratos
Anteriormente se había mencionado que en el epitelio intestinal se llevaba a cabo
la absorción y reabsorción de glucosa, específicamente en el duodeno y en la
parte superior del yeyuno del intestino delgado, a partir de aquí la glucosa va a
pasar a dichas células en contra del gradiente de concentración a través del
sodio, este a través de un co transporte le va a proporcionar a la glucosa la fuerza
necesaria para atravesar la membrana y llegar al interior celular, este contenido
de sodio se va a mantener gracias a la bomba sodio potasio ATPasa (NA+ /+K),
posterior a que la glucosa ya logró entrar a la célula por medio de sodio, este va a
ser bombeado hacia el exterior de la célula, y de esta forma se va a mantener el
gradiente a favor del sodio de manera que el mismo pueda entrar de nuevo a la
célula. Ya dentro de la célula, la glucosa va a dirigirse hacia el sistema sanguíneo
intestinal por medio de difusión.Referencias, debería poner un diagrama d eesto,
y mencionar la parte termodinámica que impulsa o permite el paso d ela glucosa
2.2.2.2. Regulación de la glucosa plasmática
La glucosa no solamente proviene de los alimentos que ingerimos, sino que
también proviene de la neoglucogénesis a nivel del hígado, y también a partir del
glucógeno almacenado, en conclusión estos mecanismos van a ser de importancia
para el mantenimiento de la glucosa en la sangre y el equilibrio de la misma.
Referencias y esto esta demás Estos niveles de glucosas en sangre pueden verse
bien estimulados o inhibidos mediante la acción de varias hormonas, como el
glucagón, la adrenalina, el cortisol y la insulina. Referencias
La insulina a diferencia de las demás va a ser la responsable de disminuir los
niveles de glucosa en sangre por medio de transportadores de glucosa GLUT, ya
que va a inducir que estos se unan a las superficies de las membranas
plasmáticas de células musculares, adiposas y hepáticas, de modo, que la
glucosa se almacene en estos tejidos, y baja su concentración sanguínea.
Referencias
2.2.2.3. Mecanismos de transporte de glucosa
La glucosa además de ser transportada mediante la bomba sodio potasio ATPasa,
entra a las células como ya se mencionó por los transportadores de glucosa
GLUT, los que van a constituir la primera vía por la cual la glucosa entra a las
células a favor del gradiente de concentración, es decir mediante difusión
facilitada. Hasta el momento se ha descubierto 14 tipos de transportadores
GLUT, distribuidos en diferentes tejidos. Referencias y esto ya lo menciono, es
repetitivo
2.2.2.4. Transportadores de glucosa asociados a sodio (Na+)
Estos transportadores median la entrada de glucosa a través de sodio en contra
del gradiente de concentración. La familia de genes que codifican para dichos
transportadores se les llama acarreadores del grupo 5A(SLC5A), los cuales
incluyen a los transportadores de glucosa a nivel intestinal y renal
SGLT1(SLC5A1), SGLT2(SLC5A2) al SGLT3 (SLC5A4) al cual se le considera
censor de la glucosa sobre todo a nivel muscular. Este grupo también incluye a
otros transportadores, los cuales van a dirigir en vez de glucosa a otras
sustancias como inositol, yodo y multivitaminas.
Estos transportadores de tipo SGLT poseen una estructura compuesta por
catorce cruces transmembranales de tipo alfa hélice, con sus grupos amino
terminal cerca de donde se realiza el transporte de Na+ y carboxilo terminal cerca
de donde se realiza el transporte de glucosa, estos grupos amino y carboxilo
terminal se encuentran en la superficie externa de la membrana, a su vez estos
transportadores poseen un sitio de glicosilación entre los segmentos seis y siete.
La interacción de este tipo de transportadores con el sodio va a promover un
cambio conformacional en ellos aumentando así su afinidad por la glucosa.
El transportador SGLT1: este transportador posee una Km de 0,3, la km es la
constante de michaellis menten, que se expresa en concentraciones, al ser la Km
de este transportador baja quiere decir que el mismo posee alta afinidad por la
glucosa, a su vez este transporta glucosa por cada dos sodios y va a estar
presente principalmente en el intestino, corazón y riñón. La deficiencia congénita
de estos puede provocar el síndrome de mala absorción de glucosa, lo que va a
acarrear varios síntomas consigo entre ellos la diarrea, a menos que se que
eliminen de la dieta diversos carbohidratos, es importante destacar que esto
generalmente se observa en neonatos.Por favor ponga referencias
El transportador SGLT2: posee una similitud de alrededor 59% con el SGLT1.
Posee un Km mas alto de 1.63 transporta una molécula de glucosa por cada
sodio. Se sitúa principalmente en los túmulos contorneados proximales de las
nefronas en donde absorbe la glucosa ya filtrada. La deficiencia congénita de
estos produce glucosuria renal primaria, que consiste en que presentan niveles
de glucosa en sangre normales, resultados de tolerancia oral a la lactosa, pero
presentan glucosuria persistente, es decir niveles elevados de glucosa en la orina.
El transportador SGLT3: posee una similitud de 70% con el SGLT1, transporta
dos sodios por molécula de glucosa, tiene un km de 6, lo que quiere decir que
tiene una afinidad no tan alta por la glucosa. Se encuentra principalmente en las
neuronas colinérgicas del plexo mientérico y submucoso del intestino delgado y
en las uniones neuromusculares del músculo esquelético. No se conocen
patologías asociadas a este transportador. Por favor ponga referencias
2.2.2.5. Transportadores de glucosa GLUT:
Son proteínas encargas del transporte de la glucosa al interior celular. Se han
identificado 14 tipos de GLUT, divididos a su vez en tres tipos de familia de
acuerdo a sus funciones, su especificidad de sustrato y su Km etc. Por favor
ponga referencias.Esto ya lo dijo, dos veces, debe de hacer que toda la
información coincida y no sea repetitiva
Clasificación de los GLUT
Los GLUT DE CLASE 1: se componen de GLUT-1 a GLUT-4 y recientemente
al GLUT-14.
GLUT1: se expresa en los eritrocitos, en las células endoteliales del cerebro y en
las neuronas, posee un Km de 1 a 2, en el músculo esquelético se encuentra en
mayor expresión durante la gestación y disminuye después del nacimiento. En el
riñón se ha encontrado en todos los segmentos de la nefrona. Por favor ponga
referencias
GLUT-2: posee una km de 17 lo que quiere decir que posee muy poca afinidad
por la glucosa, se encuentran principalmente en el riñón, el hígado, el páncreas y
parte del intestino delgado. Por favor ponga referencias
GLUT-3: presenta alta afinidad por la glucosa por lo cual se presenta en tejidos
que tienen necesidad por la misma, tal como el SNC, el hígado, la placenta, el
riñón y el corazón. Posee un Km para la glucosa de 2 mM. Por favor ponga
referencias
GLUT-4: es uno de los más estudiados, presenta alta afinidad por la glucosa y se
presenta en tejidos con sensibilidad a la insulina, como lo son el músculo
esquelético, el tejido adiposo y el corazón. Tiene un Km para la glucosa de 5 mM.
Por favor ponga referencias
GLUT-14: posee dos formas editadas alternativas, una forma corta GLUT-14 S y
una forma larga (con un exon de más) GLUT-14L. Se expresa específicamente en
los testículos. Por favor ponga referencias
Los GLUT DE CLASE 2: en el se encuentran; el GLUT 5, el GLUT 7, el GLUT
9 y el GLUT 11. Por favor ponga referencias en todo ESTO
GLUT- 5: este GLUT se encarga de transportar exlusivamente a la fructosa. Se
expresa en el intestino delgado, en los testiculos y en el riñón.
GLUT-7: es un transportador de alta afinidad por la fructosa y la glucosa.
Presenta una afinidad para la glucosa de 0.3 mM y para la fructosa de 0.06 mM.
Se expresa en el intestino delgado, en el colon, en los testículos y en la próstata.
GLUT-9: se expresa en el riñón, en el intestino delgado, en el hígado, en la
placenta, en los pulmones y en los leucocitos. Esta parece ser una isoforma
funcional con baja afinidad por desoxiglucosa.
GLUT-11: existen tres isoformas de este transportador. Posee alta afinidad por la
fructosa y baja afinidad por la glucosa.GLUT-11A. Se expresa en el corazón, el
músculo esquelético y en el riñón. GLUT-11B se expresa en el riñón, en el tejido
adiposo y en la placenta. GLUT-11C se expresa en el tejido adiposo, en el
corazón, en el músculo esquelético y en el páncreas.
Los GLUT DE CLASE 3: comprenden a los GLUT 6, GLUT 8, GLUT 10,
GLUT 12 y al HMIT. Estos carecen de sitio de glicosilación.
GLUT-6: posee baja afinidad por la glucosa. Se expresa en el cerebro, en el bazo y
en los leucocitos.
GLUT-8: presenta alta afinidad por la glucosa, es inhibido por la D- Fructosa y la
D-Galactosa. Se expresa en los testículos, en el sistema nervioso central, en la
glándula adrenal, en el hígado, en el bazo, en el tejido adiposo café y en el
pulmón.
GLUT-10: se expresa en el hígado y en el páncreas. Alteraciones del gen de
GLUT10 están involucrados a la susceptibilidad de la diabetes mellitus tipo II.
GLUT-12: este se considera un segundo transporte de glucosa dependiente de
insulina. Se expresa en el músculo esquelético, en el tejido adiposo y en el
intestino delgado.HMIT: transportador de mio-inocitol acoplado a protones, este
no transporta azúcar. Se expresa predominantemente en el cerebro.10
2.2.3. ¿Cómo activa la insulina la absorción de glucosa a través de las
células?
2.2.3.1. Estimulación de la insulina
La insulina es una hormona peptídica, lo cual significa que es una proteína
secretada al torrente sanguíneo. Es secretada por las células pancreáticas
llamadas beta. Aunque las células beta secretan una cantidad baja constante de
insulina, la secreción aumenta considerablemente. Como explica Athena
Diagnostics, cuando haymás azúcar en la sangre, las células beta en el páncreas
reciben más glucosa, lo cual aumenta la cantidad de una molécula llamada ATP.
Esto provoca cambios en la carga eléctrica de las células beta, que causa mayor
liberación de insulina. De esta manera la producción puede ser coordinada con
los niveles de glucosa en la sangre. Por favor ponga referencias en todo ESTO
2.2.3.2. Músculo y grasa
La insulina aumenta la absorción de glucosa en las células de dos maneras
diferentes. Según la Colorado State Hypertext Library, las células del músculo y
del tejido adiposo (grasas) importan glucosa a través de proteínas especiales
llamadas GLUT4 transportadores de glucosa. Cuando no hay tanta presencia de
insulina, estos GLUT4 se mantienen dentro de la célula (también conocido como
citoplasma), donde no cumplen ninguna función. No obstante, cuando la insulina
se encuentra presente en la sangre, se une al exterior de las células musculares y
adiposas y envía los transportadores GLUT4 a la superficie celular. Una vez allí,
estos transportadores son capaces de bombear la glucosa a las células. Por favor
ponga referencias en todo ESTO
2.2.3.3. Hígado
El hígado no tiene transportadores GLUT4, lo cual significa que la insulina hace
que las células del hígado (hepatocitos) reciban la glucosa de una manera menos
directa. El hígado está en moviendo la glucosa constantemente y también la
secreta. La insulina activa una enzima en el hígado llamada hexoquinasa, que
modifica químicamente la glucosa en los hepatocitos, los cuales atrapan la
glucosa dentro de las células. La insulina también inhibe la acción de una enzima
que esencialmente invierte la acción de la hexoquinasa. Como resultado, la
insulina causa más glucosa para almacenarla dentro del hígado.9
2.3. Transporte de Lactosa
2.4. Transporte de Acuaporinas antes había hablado de ellas, debe
organizar la información de tal forma que no sea repetitiva y este
desordenada
AQP0. Su denominación destaca el hecho de que fue descrita antes de la AQP1,
aunque su relación con esta familia de canales de agua es posterior.
Se expresa en las células fibrilares del cristalino, en las cuales cumple un papel
primariamente estructural, aunque su función aún está lejos de ser comprendida
completamente; fue llamada LMIP (Por sus siglas en inglés Lens Major Intrinsec
Protein), debido a que es una de los péptidos más abundantes en estas células,
constituyendo la mitad de todas sus proteínas; no es inhibible por mercuriales y
su permeabilidad al agua es baja en proporción con las demás24. Parece que su
función más importante es servir como proteína de adhesión entre las células del
cristalino, lo cual se evidencia por la disrupción de los contactos intercelulares en
individuos con mutaciones congénitas en el gen de AQP0, con la consecuente
desorganización del tejido, generando la aparición de cataratas de diferente
gravedad; sin embargo, los mecanismos por los cuales ocurre esto son poco
claros, aunque se ha identificado que cada molécula de AQP0 se yuxtapone a otra
en la membrana vecina, estableciendo contactos íntimos entre si25. Su actividad
como canal de agua es activada por disminución de pH e inactivada por
aumentos de calcio intracelular y da lugar a flujos de agua cuando el gradiente
osmótico lo permite, lo cual puede jugar un papel importante en la regulación de
la forma celular del cristalino. Por favor ponga referencias en todo ESTO
AQP1. Es la acuaporina más abundante en las membranas animales y
posiblemente la de expresión menos selectiva. Ha sido la acuaporina prototipo
pues fue la primera en ser descrita y por tanto es la más estudiada hasta el
momento, lo cual ha permitido conocerla mejor que todos los demás miembros de
la familia. Fue descubierta inicialmente en eritrocitos, pero su presencia se ha
demostrado en la mayor parte de epitelios, sobre todo abundante en túbulo
proximal renal (TPR) y segmento descendente delgado (SDD) del asa de Henle en
el riñón, en todos los tipos de endotelio, en los epitelios de cristalino y córnea y en
los colangiocitos26. Existen otros epitelios en los cuales se ha demostrado su
ausencia como en la nefrona distal y las glándulas salivales. Sin embargo, parece
estar presente en la mayoría de membranas, aunque en muchas de ellas su papel
funcional permanezca sin ser dilucidado. Por favor ponga referencias en todo
ESTO
Es la responsable de la alta permeabilidad al agua del TPR y del SDD del asa de
Henle, en los cuales es una de las proteínas más abundantes tanto en membrana
apical como basolateral27.
Su distribución parece ser diferencial dentro del túbulo proximal, pues es más
abundante en el segmento 3 de éste; también es más abundante en el epitelio
tipo II en los segmentos descendentes delgados del asa de Henle, el cual está
presente sobre todo en nefronas de asa larga. Esta acuaporina es crítica para la
reabsorción renal de agua, pues el TPR es responsable por la reabsorción de las
dos terceras partes de toda el agua filtrada; su expresión defectuosa o su
ausencia produce un riñón incapaz de concentrar la orina en forma eficiente, por
la elevada carga de agua que debe manejar la nefrona distal; además, la elevada
permeabilidad al agua del SDD del asa de Henle es vital para el mecanismo de
cantracorriente, fundamental para mantener el gradiente osmolar medular, el
cual es el fundamento principal para que se pueda dar la dilución y
concentración de orina. Por favor ponga referencias en todo ESTO
Su expresión en algunos lechos endoteliales es regulada por una diversidad de
estímulos locales y sistémicos, aún en estudio. Por ejemplo, en el lecho vascular
pulmonar su expresión es incrementada en forma notable por corticosteroides, lo
cual ha sido implicado en la maduración pulmonar inducida por éstos. Además,
la AQP1 ha sido involucrada en la regulación del flujo de líquido en casi todos los
compartimientos del organismo, otorgándole un papel preponderante en
condiciones fisiológicas como el intercambio de fluido capilar, la producción de
líquido cefalorraquídeo, el humor acuoso o la endolinfa, lo cual necesariamente
ha dirigido la atención a buscar su papel en condiciones patológicas relacionadas
como el edema cerebral, el edema pulmonar, el edema periférico o el glaucoma28.
Se han identificado seres humanos con ausencia completa de esta proteína,
condición que está asociada con la ausencia de los antígenos de los grupos
sanguíneos Colton (Co) a o b, los cuales no son más que el resultado de un
polimorfismo de AQP1, es decir, los grupos Co están determinados por AQP1 en sí
misma34. Los individuos que no presentan los antígenos Co y han sido
sensibilizados, p.e., durante una transfusión previa o durante un embarazo, sólo
pueden recibir transfusiones homólogas. Curiosamente estas personas son
sintomáticas en condiciones basales, pero las alteraciones aparecen cuando son
sometidas a una condición que requiera la puesta en marcha de los mecanismos
de dilución y concentración renales. También presentan dificultad para regular
los flujos de agua en los tejidos, lo cual los hace más susceptibles a desarrollar
condiciones como edema pulmonar o edema periférico ante estímulos
desencadenantes. Por favor ponga referencias en todo ESTO Ponga diagramas,
fotografías…..
AQP 2. Es expresada exclusivamente en membranas apicales en los túbulos
distales y colectores renales y es la responsable de la permeabilidad apical al
agua de este segmento de la nefrona; es inhibible por mercuriales y su actividad
es dependiente de hormona antidiurética (ADH); está presente en vesículas
intracelulares las cuales son inducidas a la fusión con la membrana externa por
la ADH29; cuando la hormona no está presente los segmentos de membrana con
AQP2 son reinternalizados, al parecer a través de un mecanismo similar a la
reinternalización de receptores. La ADH se libera desde el hipotálamo en
respuesta a estímulos como la hipovolemia o la hiperosmolaridad y al determinar
la permeabilidad al agua de la nefrona distal, determina el grado de
concentración o dilución de la orina; esta hormona ejerce su efecto a través de la
fosforilación mediada por proteín quinasa A (PKA), secundaria a la activación de
su receptor de membrana acoplado a proteínas G, además de promover la
expresión de la proteína. Por favor ponga referencias en todo ESTO
Diversas mutaciones congénitas en el gen que codifica AQP2 y que inducen una
alteración en las propiedades fundamentales de la proteína, pueden producir un
tipo de diabetes insípida nefrogénica30, condición caracterizada por poliuria e
incapacidad para concentrar la orina, con las consecuentes pérdida incrementada
de líquidos y deshidratación, las cuales originan polidipsia compensatoria.
AQP 3. Es expresada en membranas basolaterales de TDR y TCR, coexistiendo
con AQP2 en el mismo tipo de células; la función de ambas acuaporinas está
acoplada, pues AQP3 es la responsable de la permeabilidad al agua de la
membrana basolateral. También puede ser regulada por ADH, pero no es
dependiente completamente de su presencia como sucede con AQP2. Esta
acuaporina también ha sido encontrada en otros tejidos como epitelios de las vías
aéreas, piel y ojo, pero su función en estas células no ha sido estudiada
suficientemente, aunque también allí parece participar en la permeabilidad de
membranas basolaterales permitiendo el movimiento de agua que ha ingresado a
la célula por otra acuaporina apical, de manera similar como sucede en la
nefrona distal. Es permeable también a glicerol, pero el papel fisiológico de esta
función no es claro. Es inactivada por disminución de pH y puede ser regulada
por fosforilación. Por favor ponga referencias en todo ESTO
AQP4. Es la acuaporina más abundante en el cerebro48, donde fue aislada por
primera vez; no es sensible a mercuriales y es activada por fosforilación mediada
por diversos sistemas. Es expresada en células astrogliales, incluyendo células
ependimarias y endoteliales, pero no ha sido identificada en neuronas. Es muy
abundante en regiones osmosensibles, como el núcleo supraóptico del
hipotálamo, donde está presente en la región que rodea las neuronas secretoras
de ADH, por lo cual se cree que interviene en la regulación de su producción. Se
colocaliza con un canal de potasio en células de Müller en retina en forma muy
característica, aunque la significancia fisiológica de este hallazgo no es conocida;
puede facilitar la transferencia de fluídos en respuesta a flujos de potasio durante
la regulación del volumen intracelular y el balance de las concentraciones de K+.
Interviene también en la producción de líquido cefalorraquídeo, al parecer
predominantemente en la absorción por lo cual está implicada en la producción
de edema cerebral y otras condiciones relacionadas. También se encuentra en
fibras musculares esqueléticas, sobre todo las de tipo rápido, en las cuales se ha
encontrado una clara asociación con la función del citoesqueleto. Por favor ponga
referencias en todo ESTO
Adicionalmente se ha encontrado en riñón, sobre todo en médula, pero sólo en
membranas basolaterales de las células principales del túbulo colector, donde se
colocaliza con AQP3; no es sensible a ADH ni a ninguna otra hormona; allí parece
intervenir en el flujo basolateral de agua sólo bajo máxima estimulación por ADH.
AQP 5. Está localizada en la membrana apical de células epiteliales en múltiples
glándulas, tales como las sudoríparas, lacrimales, salivares y submucosas
respiratorias; su principal papel fisiológico consiste en regular el flujo de agua
hacia la luz glandular.
También han sido encontradas en los neumocitos tipo I y su disfunción está
relacionada con múltiples enfermedades respiratorias como el asma y la
bronquitis crónica. También es expresada en el epitelio corneal33, donde
contribuye a la hidratación de la córnea y al mantenimiento de la transparencia
de ésta. Se han encontrado defectos asociados con esta AQP en pacientes con
síndrome de Sjögren, aunque la asociación con esta enfermedad aún no es clara.
Por favor ponga referencias en todo ESTO, ya me canse, ponga referencias
después de cada punto y seguido, al final de cada párrafo, ponga referencias y
títulos a los diagramas, figuras, etc….
AQP6. Se encuentra principalmente en el túbulo colector renal, aunque ha sido
hallada en otros tejidos, principalmente epiteliales. Su expresión en riñón está
limitada a las células intercaladas, en las cuales se encuentra en vesículas
intracelulares, colocalizada con H+-ATPasa, las cuales pueden incorporarse a la
membrana por un estímulo desconocido. Su permeabilidad al agua es baja, no es
inhibible por mercurio e incluso puede ser activada por bajas concentraciones de
éste. Es regulable por pH, siendo activada por acidificación e inhibida por
alcalinización y ha sido demostrado que participa en la secreción de H+ por las
células intercaladas, importante en el proceso de balance ácido-base renal,
posiblemente regulando flujos de agua en respuesta a los flujos de protones y
otros iones acompañantes durante el proceso de regulación del pH intracelular.
También es permeable a algunos aniones, aunque la significancia fisiológica de
este hecho no es conocida.
AQP7. Fue identificada inicialmente en tejido adiposo donde es expresada
ampliamente, aunque también parece estar presente en muchos otros tejidos
como espermatocitos y túbulo proximal renal. Es permeable a glicerol y parece
ser una ruta alterna para la salida del glicerol producido durante la lipólisis, sin
embargo su papel fisiológico aún está siendo evaluado31.
AQP8. Está presente exclusivamente en membranas intracelulares; ha sido
hallada en células epiteliales de túbulo proximal renal, túbulo colector renal,
yeyuno, íleon, colon, bronquios y glándulas salivales; además parece estar
presente en hepatocitos y testículo. Es la única acuaporina que exhibe
permeabilidad a la urea, pero su función específica aún permanece en estudio.
AQP9. Identificada en hepatocitos, células en las cuales parece cumplir su
principal papel. Es también permeable a otros solutos de bajo peso molecular y
puede funcionar como una ruta de entrada para glicerol durante la
gluconeogénesis. Su función en situaciones de control metabólico extremo podría
ser importante para aumentar la fuente de glicerol en el hepatocito,
probablemente funcionando en concierto con la AQP7 en tejido adiposo. También
es expresada en leucocitos, donde se ha encontrado que es permeable a
Arsenita32, un agente usado en quimioterapia para el tratamiento de ciertos tipos
de leucemia mielocítica, por lo cual su expresión en células tumorales podría
tener cierta significancia terapeútica.
AQP10. Es la más recientemente informada, fue hallada en duodeno y yeyuno65,
pero al parecer se encuentra en epitelios en forma inespecífica, pero aún no hay
datos acerca de su significancia funcional.
CONCLUSIONES
El descubrimiento de las acuaporinas han cambiado el panorama con respecto a
la comprensión del transporte de agua en las membranas biológicas y a la
naturaleza de las proteínas transportadoras en general, porque su estudio ha
dejado en claro que existen canales en las membranas no sólo permeables a iones
y que los movimientos de agua a través de las membranas son regulados por la
célula en forma muy diferente a como se pensaba hace una década.
La búsqueda de nuevas acuaporinas y la investigación acerca de las ya
identificadas se está realizando en muchos laboratorios de investigación en todo
el mundo por la gran importancia que éstas proteínas tienen en la fisiología del
control del volumen celular y los mecanismos de control osmótico que toda célula
posee. También su papel en el control del flujo de glicerol y otros solutos y las
implicaciones que esto puede tener en la regulación metabólica general
constituyen desafíos muy interesantes.
Además la íntima relación que tienen con diversas enfermedades han
incrementado el interés por comprender su significancia funcional en los
diferentes tipos de células, pues esto podría implicar comprender mejor los
mecanismos fisiopatológicos que lleven al desarrollo de medidas terapéuticas
nuevas y tal vez más eficaces para el tratamiento de las enfermedades asociadas.
BIBLIOGRAFÍA
1. Mathews, Christopher K.; Van Holde, Kensal E.; Ahern, Kevin G.
“Bioquímica” Editorial Pearson, Addison Wesley, 3° edición, año 2002.
2. Leningher, Albert L. “Principios de Bioquímica” Ediciones Omega S.A., 3°
edición, año 2001.
3. Horton, H.; Moran, L; Scrimgeour, K; Perry, M; Rawn, J. Principios de
Bioquímica. 4° Edición. Pearson Educación. México, 2008.
4. Fu D, Libson A, Miercke LJ, et al. Structure of a glycerol-conducting
channel and the basis for its selectivity. Science 2000; 290: 481-486.
5. Díaz Hernández, Diana Patricia MD, M.Sc.; Burgos Herrera, Luis Carlos
MD, M.Sc.; “¿Cómo se transporta la glucosa a través de la membrana
celular?” Departamento de Fisiología y Bioquímica, Facultad de Medicina,
Universidad de Antioquia. IATREIA / VOL 15/No.3. Septiembre, 2002.
6. Profesores del Departamento de Fisiología y Bioquímica, Facultad de
Medicina, Universidad de Antioquia.
7. Henderson P (1993). «The 12-transmembrane helix transporters». Curr.
Opin. Cell Biol. 5 (4): pp. 708–21.doi:10.1016/0955-0674(93)90144-
F. PMID 8257611.
8. Voet, Donald; Voet, Judith G. “Bioquímica”. Editorial Médica
Panamericana, 2006.
9. ¿Cómo activa la insulina la absorción de glucosa a través de las células?
Consultado en la web: http://www.ehowenespanol.com/activa-insulina-
absorcion-glucosa-traves-celulas-como_121023/
10. Bioquímica Médica – Mecanismo molecular del transporte de glucosa.
Consultado en la web:
http://bioquimicamedicam4.wikispaces.com/Mecanismo+molecular+del+t
ransporte+de+glucosa no se usa WIKIS como refrencias, si es un sitio d
einternet debe ser reconocido, chequee todos los sitios que ha puesto. Y no
se reporta así una página web, vea el formato
11. Funciones de las membranas biológicas. Consultado en la web:
http://www2.uah.es/biomodel/model2/lip/membranas-func.htm
12. Fluidez. Consultado en la web:
http://www2.uah.es/biomodel/model2/lip/fluidez.htm
13. ¿Cómo entra la glucosa en una célula? Consultado en la web:
http://www.ehowenespanol.com/glucosa-celula-como_151444/
14. Aquaporin water channels: atomic structure and molecular dynamics meet
clinical medicine. J Clin Invest 2002; 109: 1395-1399.
15. Agre P, Bonhivers M, Borgnia MJ. The aquaporins, blueprints for cellular
plumbing systems. J Biol Chem 1988; 273: 14659-14662.
16. WB, Agre P. Molecular structure of the water channel through aquaporin
CHIP: the hourglass model. J Biol Chem 1994; 269: 14648-14654.
17. Vanos CH, Deen PM, Dempster JA. Aquaporins: water selective channels in
biological membranes. Biochim Biophys Acta 1994; 1197: 291-309.
18. De Groot BL, Engel A, Gubmuller H. A refined structure of human
aquaporin-1. FEBS Letters 2001; 504: 206-211.
19. Waltz T, Smith BL, Zeidel ML, Engel A, Agre P. Biologically active two-
dimensional crystals of aquaporin CHIP. J Biol Chem 1994; 269: 1583-
1586.
20. Zhang R, Van Hoek AN, Biwersi J, Vrkman AS. A point mutation at
cysteine 189 blocks the water permeability of rat kidney water channel
CHIP28. Biochem 1993; 32: 2938-2941.
21. Zeidel ML, Nielsen S, Smith BL, Ambudkar SV, Maunsbach AB, Agre P.
Ultrastructure, pharmacologic inhibition and transport selectivity of
aquaporin CHIP in proteoliposomes. Biochem 1994; 33: 1606-1615.
22. Kong Y, Ma J. Dynamic mechanisms of the membrane water channel
aquaporin-1 (AQP1). Proc Natl Acad Sci USA 2001; 98:14345-14349.
23. De Groot BL, Grubmuller H. Water permeation across biological
membranes: mechanism and dynamic of aquaporin-1 and GlpF. Science
2001; 294: 2353-2357.
24. Mulders SM, Preston GM, Deen PM, Guggino WB, Van Os CH, Agre P.
Water channel properties of major intrinsic protein of lens. J Biol Chem
1995; 270: 9010-9016.
25. Fotiadis D, Hasler L, Muller DJ, Stahlberg H, Kistler J, Engel A. Surface
tongue-and-groove contours on lens MIP facilitate cell-to-cell adherence. J
Mol Biol 2000, 300: 779-789.
26. Nielsen S, Smith BL, Christensen EI, Agre P. Distribution of the aquaporin
CHIP in secretory and resorptive epithelia and capillary endothelia. Proc
Nat Acad Sci USA 1993; 90: 7275-7279.
27. Nielsen S, Froklaer J, Marples D, Kwon TH, Agre P, Knepper MA.
Aquaporins in the kidney: from molecules to medicine. Physiol Rev 2002;
82: 205-244.
28. Smith BL, Preston GM, Spring FA, Anstee DJ, Agre P. Human red cell
aquaporin CHIP. Molecular characterization of ABH and Colton blood
group antigens. J Clin Invest 1994; 94: 1043-1049.
29. Nielsen S, Chou CL, Marples D, Christensen EI, Kishore BK, Knepper MA.
Vasopressin increases water permeability of kidney collecting duct by
inducing translocation of aquaporin-CD water channels to plasma
membrane. Proc Nat Acad Sci USA 1995; 92: 1013-1017.
30. Deen PM, Knoers NV. Vasopressin type-2 receptor and aquaporin-2 water
channel mutants in nephrogenic diabetes insipidus. Am J Med Sci 1998;
316: 300-309.
31. Kuriyama H, Shimomura I, Kishida K, et al. Coordinated regulation of fat-
specific and liver-specific glycerol channels, aquaporin adipose and
aquaporin 9. Diabetes 2002; 51: 2915-2921.
32. Liu Z, Shen J, Carbrey JM, Mukhopadhyay R, Agre P, Rosen B. Arsenite
transport by mammalian aquaglyceroporins AQP7 and AQP9. Proc Nat
Acad Sci USA 2002; 99: 6053-6058.
33. Hamann S, Zeuthen T, La Cour M, et al. Aquaporins in complex tissues:
distribution of aquaporins 1-5 in human and rat eye. Am J Physiol 1998;
274: C1332-C1345.
34. King LS, Yasui M, Agre P. Aquaporins in health and disease. Mol Med
Today 2000; 6: 60-65.
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