TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE MEMBRANAS

Función de las membranas celulares:

• Regulación del intercambio entre la célula y el ambiente externo

• Soporte estructural

• Comunicación entre la célula y su entorno

• Aislamiento del interior celular

MEMBRANAS Y TRANSPORTE A

TRAVÉS DE MEMBRANAS

MECANISMOS POR LOS QUE EL AGUA Y LOS SOLUTOS ATRAVIESAN LA MEMBRANA

CEULAR¿Cómo se mueven las moléculas a través de la membrana?

1.- PASIVOS

•Difusión simple

•Ósmosis

•Transporte pasivo•(difusión facilitada)

•Filtración

2.- ACTIVOS

•Transporte activo

•Cotransportadores

•Antitransportadores

•Endocitosis:

•Exocitosis

Difusión a través de la membrana celular

La membrana celular es permeable a: Moléculas no polares (02)

Moléculas liposolubles (esteroides) Uniones covalentes polares (C02)

H20 (pequeño tamaño, sin carga)

La membrana celular es impermeable a: Moléculas polares grandes (glucosa) Iónes inorgánicos con carga (Na+)

Requiere que la membrana celular sea permeable al soluto

Difusión

Difusión simple: Movimiento neto a favor de gradiente de concentración. A través de la bicapa lipídica: sustancias muy liposolubles Canales acuosos

Difusión facilitada: Interacción con moléculas transportadoras

La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentraciónRequiere un gradiente

Se produce movimiento hasta que el sistema alcanza el equilibrio: elimina el gradiente de concentración y distribuye las moléculas uniformemente

Proteínas de membrana que intervienen en la difusión

Proteínas de canal que conforman un "túnel" que permite el paso de agua y electrolitos a favor de un gradiente de concentración o potencial eléctrico. 

La molécula se selecciona por su tamaño y cargaMuchos canales se abren y cierran mediente puertas

Apertura y cierre de canales:

1.- Operados por voltaje

2.- Operados por ligando. Apertura química. (R de Ach)

Velocidad de difusión

Depende de: La magnitud del gradiente de concentración.

A mayor gradiente mejor será la difusión

Permeabilidad de la membrana. Membrana neuronas 20 veces más permeable al K+ que al

Na+.

A mayor Tª, mayor velocidad

Microvellosidades incrementan el área de difusión.

-Temperatura

- La superficie de difusión

Factores que influyen en la velocidad de difusión (nº de moléculas/unidad de tiempo)

Concentración fuera de la cél.

Concentración dentro de la cél.

Gradiente de concentración

Grosor de la membrana

Liposolubilidad

Tamañomolecular

Líquido intracelular

Líquido extracelular

Composición de la capa lipídica

Superficie de la

membrana

V de difusión =Area de superficie disponible x Gradiente de concentración

Resistencia de la membrana x Grosor de la membrana

Ley de Fick

FACTORES QUE AFECTAN A LA DIFUSIÓNPermeabilidad

Liposolubilidad

Presencia de transportadores

Tamaño de los poros

Tamaño real de los iones

Carga eléctrica de los iones

selectividad

FACTORES QUE AFECTAN A LA TASA NETA DE DIFUSIÓN

Diferencia de presión

Diferencia de potencial eléctrico Ecuación de Nerst

Diferencia de concentración

Difusión neta = Ce-Ci

Movimiento con la ayuda de una proteína transportadora o de canal: continúa hasta que se alcanza el equilibrio.Este proceso permite el  paso de  iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-, monosacáridos, aminoácidos y otras moléculas Características:

Favor de gradienteEspecificidadCompeticiónSaturación

Difusión facilitada

                            

       

Transportadores: tras fijar las moléculas a transportar (A), sufren un cambio de conformación (B) que permite a las moléculas fijadas, atravesar la membrana plasmática. Hay tres tipos de transportadores:

Unitransportadores: llevan un soluto una vez.

Cotransportadores:transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma dirección.

Antitransporte: transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o viceversa.

Difusión neta de agua a través de una membrana selectivamente permeable

Requerimientos :Debe haber una diferencia en la concentración de solutos a ambos lados de la membranaLa membrana debe ser impermeable al soluto.

Ósmosis

Solutos osmóticamente activos: solutos que no pueden pasar libremente a través de la membrana

Movimiento de agua de lugares con menor concentración a lugares con mayor concentración

H20 se mueve hacia el lugar de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio (270 g/l

glucose).

La fuerza necesaria para detener la ósmosis. Indica la fuerza con la que una solución es capaz de atraer agua.

Presión osmótica

Fuerza que se oponea un cambio de volumen

P

 La presión osmótica se define como la presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de agua  a través de una membrana semipermeable que separa soluciones de composición diferente. La presión osmótica (p) está dada por:

p es presión osmótica medida en atmósferas (atm),R la constante de los gasesT la temperatura absolutaDC la diferencia de las concentraciones

Presión osmótica depende del número de moléculas en solucióny no de la masa de estas moléculas.Concentración de moléculas osmóticamente activas= osmoles

Osmolaridad

1 osm= Pm (g)/nº moléculas que libera en solución

Tonicidad( concentración osmolar del plasma)

El efecto de una solución sobre el movimiento osmótico de agua.

Isotónica: Tensión al plasma . Eritocitos ni pierden ni ganan H20.

Tonicidad

  Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al plasma, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua).

  Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). 

 

Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de solutos  y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo. Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir un medio interno isotónico.

Filtración

- La pared capilar es distinta de otras membranas que separan líquido intracelular del tejido intersticial

- Existe diferencia de Presión Filtración

Depende de: Gradiente de P Superficie de la membrana Permeabilidad

Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través de

una membrana u otra barrera debido a una diferencia de P

entre los dos lados.

Es un proceso que se encarga de movilizar molécula pequeñas hidrosolubles.Las moléculas se mueven a favor de un gradiente de presión hidrostática.

Requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana

Características:

En contra de gradiente de concentración,

electroquímico o P; se crea y mantiene un desequilibrio

Requiere ATPdirecto = transporte activo primarioindirecto = transporte activo secundario

Una o más moléculas (uniporte vs. cotransporte)Especificidad, competición y saturación

Transporte activo

Bombas Utilizan  energía (provista por el ATP) para transportar moléculas  contra un gradiente de concentración

 

• Bomba de Na+/K+ ATPasa: saca 3Na+ y mete 2 K+• Bomba de Ca2+ ATPasa : mantiene baja la [Ca] en el

LIC (10 -7 M).• Bomba de H+/K+ ATPasa: bombea [H+] del LIC a la

luz del estómago.– Su inhibición reduce la [H+]

Bomba Na+/K+ (Na+/K+ ATPasa)

Líquido extracelular:[Na+][K+]

Líquido intracelular:[Na+][K+]

Las bombas iónicas activadas por ATP generan y mantienen gradientes iónicos a través de la membrana plasmática.

• Se encuentra en todo tipo de célula• Es una proteina integral

(transmembranaria)• Transporta corriente, es electrogénica• Es responsable de las concentraciones

intra y extra celulares de Na+ y K+

El valor del potencial eléctrico generado por la diferencia de permeabilidad de los iones y su distribución a ambos lados de la membrana es de -70 mV, resultando el interior de lacélula negativo con respecto al exterior.

Un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na+/K+.

Transporte activo secundarioUtiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración.

•TA primario mantiene la diferencia de concentración de Na+ y K+

•TA secundario ( cotransporte) usa el gradiente de Na+ para mover glucosa en contra de gradiente

•TA secundario (antiporter) usa el gradiente de Na+ para mover H+ contra su gradiente

células epiteliales del intestino

Transporte mediado por vesículas 

1.- Endocitosis2.- Exocitosis: hacia fuera de la célula

Las vesículas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula.

Existe un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior

Tipos:

Fagocitosis:

-pseudopodos que rodean la partícula sólida.

- pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula = vesícula fagocítica o fagosoma.

- digestión por enzimas liberadas por los lisosomas.

Ej: células del sist imnune.

Pinocitosis: se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.

Endocitosis mediada por receptor: similar a la pinocitosis. La invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Las "fositas recubiertas" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptores.

Endocitosis:

PASIVOS DESCRIPCIÓN EJEMPLOS

Difusión simple

Ósmosis

Transporte pasivo( difusión facilitada)

Filtración

ACTIVOS

Transporte activo

Cotransportadores

Antitransportadores

Endocitosis:

Fagocitosis

Pinocitosis

Exocitosis

PROCESOS DE TRANSPORTEPROCESOS DE TRANSPORTEPROCESOS DE TRANSPORTEPROCESOS DE TRANSPORTE

Movimiento de partículas a través de la bicapa lipídica o por canales;de zonas de alta concentración a baja concentracion ( a favor de gradiente)

Salida de CO2 de todas las cél; entrada de Na+ en cél. nerviosas cuando conducen un impulso nervioso

Difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable en presencia de al menos 1 soluto no permeable

Difusión de las moléculas de agua dentro y fuera de las células para corregir los desequilibrios de la concentración de agua

Difusión de partículas a través de una membrana mediante canales o transportadores. Las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración

Difusión de los iones sodio al interior de las células; paso de las mol de glucosa al interior de las células

Proceso por el cual un líquido es forzado a pasar a través deuna membrana u otra barrera debido a una diferencia de P entre los dos lados.

Difusión de sustancias a través de los capilares sanguíneos

Movimiento de partículas de soluto desde zonas de baja concentración a zonas de alta ( contra gradiente) por medio de una bomba que consume energia en la membrana

En cél. musculares el bombeo de iones Ca2+ a compartimentos especiales ( o fuera de la celula).

Se transporta líquido extracelular. La membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula

Se transporta céluas o grandes moléculas. La membrana se repliega creando una vesícula intracelular.

Atrapamiento de bacterias por los leucocitos

Atrapamiento de grandes moléculas proteicas por algunas cel. del cuerpo

Las vesículas y vacuolas se fusionan con la membrana celular para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula

Secreción de la hormona prolactina por las células de la hipófisis