TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE MEMBRANAS

MEMBRANAS Y TRANSPORTE 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

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 28/04/2017 Difusión a través de la membrana celular Requiere que la membrana celular sea permeable al soluto 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+)

28/04/2017 Difusión La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentraciónRequiere un gradiente Se produce movimiento hasta que el sistema alcanza el equilibrio: elimina el gradiente de concentración y distribuye las moléculas uniformemente 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

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 carga Muchos 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: 28/04/2017 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) Líquido intracelular Tamaño molecular Liposolu bilidad Concentración fuera de la cél. Superficie de la membrana Gradiente de concentración Composición de la capa lipídica Grosor de la membrana Líquido extracelular Concentración dentro de la cél. V de difusión = Area de superficie disponible x Gradiente de concentración Resistencia de la membrana Grosor de la membrana Ley de Fick

FACTORES QUE AFECTAN A LA DIFUSIÓN Permeabilidad 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 potencial eléctrico Ecuación de Nerst Diferencia de concentración Difusión neta = Ce-Ci Diferencia de presión

Difusión facilitada 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 gradiente Especificidad Competición Saturación                                    

Hay tres tipos de transportadores: 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.

28/04/2017 Ósmosis 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 membrana La membrana debe ser impermeable al soluto. Solutos osmóticamente activos: solutos que no pueden pasar libremente a través de la membrana

28/04/2017 Movimiento de agua de lugares con menor concentración a lugares con mayor concentración

28/04/2017 H20 se mueve hacia el lugar de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio (270 g/l glucose).

Presión osmótica P La fuerza necesaria para detener la ósmosis. 28/04/2017 Presión osmótica P Fuerza que se opone a un cambio de volumen  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 gases T la temperatura absoluta DC la diferencia de las concentraciones La fuerza necesaria para detener la ósmosis. Indica la fuerza con la que una solución es capaz de atraer agua.

28/04/2017 Osmolaridad Presión osmótica depende del número de moléculas en solución y no de la masa de estas moléculas. Concentración de moléculas osmóticamente activas= osmoles 1 osm= Pm (g)/nº moléculas que libera en solución

Tonicidad ( concentración osmolar del plasma) 28/04/2017 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.

28/04/2017 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 Depende de: Gradiente de P Superficie de la membrana - 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.

Transporte activo 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 ATP directo = transporte activo primario indirecto = transporte activo secundario Una o más moléculas (uniporte vs. cotransporte) Especificidad, competición y saturación

Bombas Bomba de Na+/K+ ATPasa: saca 3Na+ y mete 2 K+ 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) 28/04/2017 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+ Líquido extracelular: [Na+] [K+] Líquido intracelular: 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. Cuando se propaga un mensaje nervioso los iones pasan a través de la membrana (sale el potasio y entra el sodio) transmitiendo el mensaje. Despues, los iones deben ser transportados activamente a la "posición de partida" a lo largo de la membrana Un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na+/K+.

Transporte activo secundario Utiliza 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 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 1.- Endocitosis 2.- Exocitosis: hacia fuera de la célula

Endocitosis: 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.

PROCESOS DE TRANSPORTE PASIVOS DESCRIPCIÓN EJEMPLOS Difusión simple Ósmosis Transporte pasivo ( difusión facilitada) Filtración ACTIVOS Transporte activo Cotransportadores Antitransportadores Endocitosis: Fagocitosis Pinocitosis Exocitosis PROCESOS 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 las moléculas de agua dentro y fuera de las células para corregir los desequilibrios de la concentración de agua Difusión de agua a través de una membrana selectivamente permeable en presencia de al menos 1 soluto no permeable Difusión de los iones sodio al interior de las células; paso de las mol de glucosa al interior de las células Difusión de partículas a través de una membrana mediante canales o transportadores. Las partículas se mueven a favor de su gradiente de concentración 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. 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 céluas o grandes moléculas. La membrana se repliega creando una vesícula intracelular. Atrapamiento de bacterias por los leucocitos 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 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