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UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTALLISANDRO ALVRADO
DECANATO DE AGRONOMIADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BILOGICAS
FISIOLOGÌA VEGETAL
TEMA 6
TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVES DE MEMBRANAS
• Los iones llegan a las raíces por tres vías:Flujo de masaDifusión hacia las raícesCrecimiento de las raíces hacia los iones
En los tejidos:
El transporte celular depende de la permeabilidad selectiva de las membranas
Esto permite controlar el movimiento de solutos entre las célula y el medio externo
Difusión a través de membranas• Las biomembranas pueden ser barreras
para la difusión de ciertos solutos
• Cuando las sustancias son permeables, el movimiento neto ocurre hasta que la concentración del elemento es igual en ambos lados y se alcanza el equilibrio
• Cuando las sustancias son impermeables, permanecen en lugares separados y es necesaria la ayuda de un transportador para facilitar su paso a través de las membranas
Conformación estructural de las biomembranas celulares
Lado interno de la célula
Lado externo de la célula
Proteína periferica de membrana
Proteína periferica de membrana
Proteína integralde membrana
Selectivamente permeable• El carácter lipídico de las
biomembranas, las hacen impermeables a los solutos o iones cargados, mientras que los solutos no polares las atraviesan fácilmente.
• La capacidad de las biomembranas para permitir y regular el transporte de solutos depende, principalmente, de su composición química y estructura molecular.
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS (inmersas en las biomembranas)
1. Canales iónicos Funcionan como poros selectivos.
Disponen de mecanismos de apertura y cierre, sensibles a cambios del potencial de membrana, luz, hormonas, etc.
Específicos para ciertos iones como K+, y Ca+, también para agua (acuaporinas) y posiblemente para algunos iones orgánicos.
Canales proteínicos
Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
Canales proteínicosAcuaporinas
Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
2. Portadores o transportadores
Se enlazan o unen con un soluto en particular, lo cual induce un cambio conformacional en el trasportador proteínico, permitiendo la liberación del soluto del otro lado de la membrana. Una vez el proceso se ha completado la proteína revierte a su condición original
• Poseen un sitio activo• Ocurren cambios
conformacionales• Generalmente
transporta moléculas polares (azucares) y aminoácidos
• Transporte pasivo y activo
Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
Proteína
transportadora
Portadores o transportadores
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
3. Bombas electrogénicas (ATP asas)
Emplean la energía que se produce a partir de la hidrólisis del ATP, para establecer un gradiente de protones a lo largo de la membrana
Contribuyen directamente a crear una diferencia de electropoténciales
Se han descrito bombas para H+, Ca2+ y Na+
TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE
TRANSPORTE PASIVO Se realiza a favor de un gradiente
de concentración o electroquímico Proceso físico que ocurre
espontáneamente No requiere del aporte de energía
metabólicaPuede estar mediado o no por
proteínas transportadoras Es bidireccional
• Transporte Pasivo
Tipos: Difusión simple Difusión facilitada (canales y/o
portadores) Osmosis Flujo masal (corriente transpiratoria)
Transporte PasivoDifusión
• Movimientos al azar • Estado de equilibrio• De mayor a menor concentración• En cortas distancias es casi
instantánea• Su efectividad disminuye
drásticamente con las distancias
Difusión Simple
• Las moléculas pequeñas (CO2, O2 difunden fácilmente a través de las membranas
• A menor solubilidad menor velocidad de difusión
Factores que afectan la tasa de difusión
• Diámetro de la molécula o ion• Temperatura de la solución
• Carga eléctrica• Gradiente de concentración
Difusión Facilitada
• Moléculas cargadas o polares no pasan fácilmente a través de las membranas
Capas de hidratación (puentes de hidrogeno)
El interior de la membrana es hidrofobica
• Se requiere de transportadores proteínicos
• El proceso se denomina difusión facilitada
Difusión Facilitada
OsmosisDifusión de agua a través de
membranas
• Las moléculas de agua pasan a través de las membranas por osmosis
• La osmosis es u proceso pasivo que no requiere de energía metabólica
• Depende del número de partículas presentes
ACUAPORINA
(poro selectivo para el transporte de agua)
moléculas de aguaExterior de la célula
CITOPLASMAInterior de la célula
Membrana plasmática
Transporte de agua
Ing° María Elena ArboledaFisiología VegetalFuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
Difusión Simple y Facilitada
TRANSPORTE ACTIVO
CARACTERÍSTICAS DE TRANSPORTE
TRANSPORTE ACTIVO
Se realiza en contra de un gradiente de concentración o electroquímico
Proceso que no ocurre espontáneamente Acoplado a una fuente de energía metabólica Siempre está mediado por proteínas
transportadoras Es Unidireccional Permite la acumulación de solutos aun cuando la
concentración externa sea muy baja
alto
Energía
Bomba (ATP-asa)
Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)
Gradiente de potencial
electroquímico
Transporte Activo Primario
• Requiere del aporte directo de energía metabólica (hidrólisis del ATP)
• Sólo transporta cationes
• Genera el potencial electroquímico necesario tanto para el transporte pasivo como para el transporte activo de iones
Transporte activo
• Primario u Uniporte: los transportadores movilizan un solo soluto en una dirección
• Bombas electrogénicas• Ej: ATPasas
• transporte activo secundario: ocurre debido al gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario
Transporte activo secundario
1. Cotransporte, simporte, symport : Los transportadores movilizan dos solutos diferentes en una misma dirección
Transporte activo secundario
• 2. Contratansporte, antiporte, antyport: los transportadores movilizan dos solutos diferentes en direcciones contrarias
Transporte de solutos a través de membranas
• Transporte pasivoDifusión simpleDifusión facilitadaOsmosisFlujo masal• Transporte activo• T.A. primario (uniport)• T.A. secundario
Tema 6.- Absorción y transporte de solutos
Canal proteínico
Difusión facilitada
alto
bajo
Transporte Pasivo
(en dirección al gradiente electroquímico)
Difusión simple
Energía
Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)
Bomba (ATP-asa)
Gradiente de potencial
electroquímico
Proteína transportadora
Molécula a transportar
Ing° María Elena ArboledaFisiología Vegetal
Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
Gradiente de potencial electroquímico para el
sustrato B
Gradiente de potencial electroquímico para el
sustrato A
Exterior de la célula
CITOPLASMA
alto
bajo
bajo
alto
Tema 6.- Absorción y transporte de solutos
Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002
• Transporte Pasivo: Canales de K+, Cl-, y Ca+ y agua (depende de la polarización de la membrana por las ATPasas).
• Transporte activo primario:• Exclusión de iones H+ por las ATPasas de
membrana y utilización de energía metabólica (ATP).
• Transporte activo secundario• Los principales nutrientes se incorporan por
cotransporte con proteínas transportadoras:• NO3-, NH4+, H2PO4
– , SO42, Cl-, K+,
glucosa, aas, sac.• Antiporte: proceso de exclusión del Na+
Ej de Transporte de nutrientes