Transporte pasivo La difusión de una substancia a través de una membrana sin la necesidad de una inversión de energía de parte de la célula Las moléculas poseen energía termal (calor) Difusión – resulta del movimiento termal – la tendencia de las moléculas de cualquier substancia a distribuirse equitativamente en el espacio disponible La difusión puede ser direccional

Difusión de solutos a través de una membrana Mismo número de moléculas cruzando en ambas direcciones

Puntos importantes En la ausencia de otras fuerzas una substancia se difunde de una área de mayor concentración a una de menor Cada substancia se mueve siguiendo su propio gradiente de concentración independientemente del de otras moléculas La mayor parte del tráfico de substancias a través de la membrana ocurre por difusión

Transporte pasivo cont. La célula no tiene que invertir energía para que esto se lleve a cabo El gradiente de concentración representa la energía potencial El gradiente de concentración representa la energía potencial que se convierte en cinética cuando se mueven las moléculas a través de la membrana

Efecto de la osmosis en el balance de agua en la célula More free water molecules (higher concentration) Fewer free water molecules ((lower concentration) La solución con la mayor concentración de solutos tiene la menor concentración de agua (de mayor a menor concentración de moléculas libres).

¿ Qué ocurre en la célula ? La concentración de la mayoría de los solutos en la célula es bajita = los solutos no afectan la concentración de agua significativamente dentro de la célula. El hecho de que las moléculas de agua se le adhieren a las moléculas hifrofílicas dentro de la célula resulta en que una menor concentración de moléculas sueltas de agua La difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable se conoce como osmosis

El balance osmótico en células que carecen de pared No net movement “Crenación” Bacterias, hongos y plantas Tonicidad – la capacidad de una solución para causar que una celula gane o pierda agua

Datos importantes La tonicidad depende de la concentración de solutos (que no pueden cruzar la membrana) dentro y fuera de la célula. El fluído extracelular es usualmente isotónico con el que se encuentra en el interior de la célula Los organismos que habitan ambientes hiper e hipertónicos tienen adaptaciones especiales que les permite osmoregular

Difusión facilitada: transporte pasivo mediado por proteínas Muchas moléculas e iones polares que no pueden atravesar la membrana directamente pueden cruzarla a través de las proteínas de transporte = difusión facilitada Area activa de la investigación – proteínas de transporte La mayor parte de estas proteínas son específicas Las moléculas de agua pueden cruzar la membrana pero muy lentamente – mas rápido por las acuaporinas

Canales iónicos (channel proteins) Canales que funcionan como canales con “portones” (gated channels) los cuales son controlados con estímulos Los estímulos pueden ser eléctricos o químicos

Proteínas transportadoras (carrier proteins)

Proteínas transportadoras (carrier proteins) Les ocurre un cambio de conformación que de alguna forma transloca una molécula de un lado a otro de la membrana Este cambio puede ocurrir al unírsele la molécula a la proteína Cystinuria – condición causada por acumulación de amino ácidos en las membranas de las células de los riñones – algunos amino ácidos se absorben a la sangre normalmente La difusión facilitada es considerada transporte pasivo – utiliza gradiente de concentración - no se altera la dirección del transporte

El transporte activo utiliza energía para mover los solutos en contra de su gradiente Les ocurre un cambio de conformación que de alguna forma transloca una molécula de un lado a otro de la membrana Algunas proteínas pueden mover solutos en contra de su gradiente de concentración El bombeo de una molécula en contra de su gradiente de concentración requiere energía Le permite a la célula mantener una concentración interna de moléculas pequeñas diferente a la de fuera Una célula animal posee, en relación al exterior de la misma, mas iones de potasio y menos de sodio

El transporte activo utiliza energía para mover los solutos en contra de su gradiente El ATP suple la energía para este tipo de transporte

La bomba de sodio y potasio Bombea moléculas en contra de gradientes fuertes

Mantenimiento del potencial de la membrana por bombas de iones Todas las células tienen un voltaje a través de su membrana Voltaje – es un potencial eléctrico – separación de cargas opuestas El citoplasma de una célula tiene una carga negativa comparado con el fluido intracelular Esto es causado por una distribución desigual de aniones y cationes en lados opuestos de la membrana Potencial de la membrana – el voltaje a través de la membrana

Mas sobre el potencial de la membrana Trabaja como una batería y afecta el tráfico de substancias cargadas a través la membrana El interior de la membrana es negativo comparado con el exterior El potencial de la membrana favorece el movimiento de cationes hacia adentro de la célula y de aniones hacia afuera de la misma

Potencial electroquímico Dos fuerzas causan el movimiento de substancias a través de la membrana Fuerza química Fuerza eléctrica Los iones se mueven por un gradiente electroquímico

Concentración de Na+2 muy baja Potencial electroquímico Concentración de Na+2 muy baja estímulo canal Na+2 La bomba de sodio potasio contribuye a la formación del gradiente electroquímico

Bomba electrogénica – una proteína de transporte que genera un potencial a través de la membrana La mas importante de la célula animal es la bomba electrogénica La mas importante de la célula vegetal, hongos y bacterias es la bomba de protones (mueve H+ fuera de la célula)

Bomba electrogénica

Cotransporte

Preguntas de discusión y reflexión Describe algunas de las actividades que llevan a cabo las proteínas de la membrana en los organismos multicelulares Utilizando la terminología correcta describe que le ocurriría a un glóbulo rojo (red blood cell) al ser colocado en una solución de cloruro de sodio al 0.5% Compara y contrasta los procesos de difusión facilitada y transporte activo

Conceptos clave La membrana celular consiste de un mosaico fluido de lípidos y proteínas La estructura de la membrana resulta en permeabilidad selectiva La difusión de una substancia a través de una membrana sin que la célula invierta energía es transporte pasivo

Otros conceptos clave El transporte activo utiliza energía para mover solutos en contra de su gradiente de concentración El transporte de substancias mas grandes a través de la membrana ocurre mediante los procesos de exocitosis y endocitosis