MOVIMIENTO BROWNIANO AL AZAR DEPENDE DE LA ENERGÍA TÉRMICA CADA PARTÍCULA SE MUEVE INDEPENDIENTEMENTE DE LA OTRA

DIFUSIÓN

Velocidad de movimiento Diferencia de Concentraciones C1-C2 dS dt = KA g Diferencia de Concentraciones S Substancia t Tiempo (s) K Coheficiente de difusión (cm/s) A Área de intercambio (cm2) C Concentraciones (mol/cm3) g Grosor de la membrana K P ∝ g dS dt = PA(C1-C2)

Posición en la solución Concentración Concentración Concentración Posición en la solución

Ji = P . Dm Flujos Flujos Ji 1 J12 Dependen de 2 J21 dS = PA(C1-C2) dt Influjo J12 Eflujo J21 Dependen de el potencial electroquímico Dm. Fuerza impulsora. Coheficiente de proporcionalidad P. PERMEABILIDAD Facilidad para atravesar la membrana 1 J12 2 J21 Ji = P . Dm

Dm 1 2 Ji = P . DC 1 + - + - - 1 - + - + - 2 2 + + + + + + - - - - + + Gradiente de concentración DC Gradiente eléctrico DY Gradiente de presión DP 1 2 Ji = P . DC 1 + - + - - 1 - + - + - 2 2 + + + + + + - - - - + + Ji = P . DP + Ji = P . DY

Coheficientes de proporcionalidad FLUJOS ACOPLADOS Se consideraba que cada flujo depende de su Dm. Principal Los flujos están relacionados Conjugados Coheficientes de proporcionalidad Ji = P . Dm Eléctrico Je = L12 . DY Calor JQ = L21 . DT Je = L11 . DV + L12 . DT JQ = L21 . DT + L22 . DV

Ji = P . Dm 10-2 H2O 10-4 UREA 10-6 TRIPTOFANO GLUCOSA 10-8 10-10 Cl- Diferencia de concentración 10-4 mol/cm3 = 10-4/10-3 mol/l = 0.1M Flujo Ji = P . Dm (10-7 cm/s)(10-4 mol/cm3) 10-11mol/s.cm-2 10-11mol/s.cm2(6x1023 moléc/mol)(1/108 μm2/cm2) 6x104 moléculas por segundo por 1 μm2 (≈ el área de una célula) 10-2 H2O 10-4 UREA 10-6 TRIPTOFANO GLUCOSA 10-8 10-10 Cl- K+ 10-12 Na+ Permeabilidad (cm/s) 10-14

Velocidad de movimiento Velocidad de movimiento C1-C2 C1-C2

Genes que codifican proteínas de transporte: 35 %

Acarreadores C1 C2

Gluc Interior Exterior Pep- H+ 3Na+ Ca++

FITC HCO-3 Figura 12

Crane et al. 1961: debe haber acople entre el gradiente de Na+ y el transporte de otras substancias. Schultz y Curran, Physiol. Rev. 50, 637 (1970). Demuestran esta hipótesis. Hay una familia SSS (Solute sodium symporters family) con más de 450 miembros.

Transportador de glucosa Glut Miembro de la MFS (Major facilitator super family) Glut-1: Blood-brain barrier, endothelial, nerve cells. Niños: 80% de glucosa se consume en el cerebro. Síndrome de deficiencias de Glut-1: convulsiones, retraso en el desarrollo. Glut-4: Músculo, adipocitos Epitelial (Intestino, riñón...) Glut-2: Hígado, almacén de glucógeno.

XylE Análogo bacteriano de GLUT-4 XylE Análogo bacteriano de GLUT-4. The structure consists of a typical major facilitator superfamily fold of 12 transmembrane segments and a unique intracellular four-helix domain. 1. Sun L, Zeng X, Yan C, Sun X, Gong X, Rao Y, et al. Crystal structure of a bacterial homologue of glucose transporters GLUT1–4. Nature. 2012 Oct 17;490(7420):361–6.

Leto D, Saltiel AR. Regulation of glucose transport by insulin: traffic control of GLUT4. Nat Rev Mol Cell Biol. Nature Publishing Group; 2012;13(6):383–96. Saltiel and Kahn, 2000, Nature 414:799-806

Transportador de glucosa dependiente de sodio (SGLT) Miembro de la familia SSS (Solute, sodium symporters). Absorción (intestino) y reabsorción (riñón) de glucosa. Impulsados por el gradiente de Sodio: transporte activo secundario.

Zuzuky et al. 1996, Histochem Cell Biol 106:529-533 SGLT1, intestino, MDCK Zuzuky et al. 1996, Histochem Cell Biol 106:529-533

C2 C1 ΔGc = RT ln C2 C1 RT zF ΔGm = ln

Transoprtador de sodio y galactosa Vibrio parahaemolyticus Faham et al. 2008 Science 321:810-4

Faham et al. 2008 Science 321:810-4

Faham et al. 2008 Science 321:810-4

Na+,K+- ATPasa Na+ Gluc SGTL1 H+ Pep- Glut1 Figura 15 ¿ K+

Exterior α1 α2 Ca2+ α1 p loop α2 p loop 3 Na+ 1 2 3 4 5 8 9 10 10 6 7 8 9 10 10 6 Interior Inactivación COOH Procesamiento alternativo P Unión a Ca2+ Intercambiador Na+/Ca2+ Antiparalela Similar a canales: dominios poro Gly-Ile-Gly (Gly-Tyr-Gly) Extrusión de Ca2+ principalmente (aveces entrada)

Intercambiador Cl-/HCO3- Exterior Cl- HCO3- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 NH2 COOH Interior Intercambiador Cl-/HCO3- Capilares pulmonares

Intercambiador Cl-/HCO3- Exterior 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Cl- HCO3- NH2 COOH Interior Intercambiador Cl-/HCO3- Capilares pulmonares

Intercambiador Cl-/HCO-3 AC AC CO2 CO2+ H2O H++HCO3- CO2+ H2O H++HCO3- CO2 HCO3- HCO3- Cl- CO2 Cl- Capilares sistémicos Capilares pulmonares Intercambiador Cl-/HCO-3

Na+/H+-Antiporter, Escherichia coli, regulación del pH, volumen Ion and water accesibility Electron density map Electrostatic potential surface Hunte et al. 2005, Nature 435:1197-1202

Transportador de glutamato Transportador de Glutamato en sinapsis GLIA OH- GTL-1 2 Na+ Glu- 2 Na+ Glu- K+ OH- K+ OH- EAAC1 AMPA R Glu- Glu- NEURONA PRESINÁPTICA ESPACIO SINÁPTICO NEURONA POSINÁPTICA Transportador de glutamato Kanai et al. 1992 Nature 360:461-71

SLC24A5 transportador putativo, Zebra fish Lamason et al SLC24A5 transportador putativo, Zebra fish Lamason et al. 2005, Science 310:1782-6.

SLC45 de humano, en realidad funciona como intercambiador Ginger et al. 2008 J Biol Chem 283:5486-95