Estructura y organización celular Estructura y función de las membranas celulares. Transporte. M. en C. Carlos Gerardo Castillo Sosa FMVZ-BUAP Primavera 2012

Permeabilidad de las membranas celulares La membrana plasmática es una barrera con permeabilidad selectiva Sus propiedades aseguran que las sustancias esenciales, que los intermediarios metabólicos permanezcan en la célula y que los productos de desecho, como la urea, abandonen la misma.

Permeabilidad de las membranas celulares Todo esto permite a la célula mantener el medio interno relativamente constante. La membrana, debido a sus características hidrofóbicas, es impermeable a la mayor parte de las moléculas hidrosolubles, como la glucosa, los aminoácidos y los iones en general. En cambio, las moléculas hidrofóbicas, siempre y cuando su tamaño no sea demasiado grande, pueden atravesarla fácilmente.

Permeabilidad de la membrana a diferentes solutos

Pasivo Activo Mediado por transportador

La energética del movimiento de solutos La difusión es un proceso espontaneo en el que una sustancia se mueve de una región de alta concentración a otra con baja concentración, lo que al final elimina la diferencia de concentración entre las dos regiones

La energética del movimiento de solutos Para lograr esto no se requiere aporte externo de energía, sino que es suficiente con la energía cinética propia de las moléculas. Si tenemos en cuenta que la temperatura de un medio es, de alguna manera, un índice de la energía cinética de las moléculas presentes en el mismo, es fácil deducir que a mayor temperatura, más importante será el fenómeno de difusión.

Difusión simple Cuando la difusión se realiza entre compartimientos separados por una membrana permeable a ese soluto, se denomina difusión simple Desplazamiento a favor del gradiente de concentración.

Difusión simple En otras palabras, la difusión simple no requiere gasto de ATP, ya que es un fenómeno espontáneo. Las moléculas que se movilizan por difusión simple a través de la membrana son las no polares y pequeñas, las liposolubles y las polares pequeñas, pero sin carga eléctrica neta, como el H2O.

Osmosis El agua se mueve con facilidad a través de una membrana semipermeable de una región con una menor concentración de solutos a una región con mayor concentración. Este proceso se llama osmosis.

Difusión facilitada Aquellas moléculas que no pueden atravesar fácilmente las membranas por difusión simple debido a su polaridad y/o a su tamaño, podrán hacerlo si están presentes sus respectivos transportadores. Se los puede agrupar del siguiente modo: Proteínas canal o canales iónicos Proteínas transportadoras

Difusión facilitada La difusión facilitada ocurre siempre a favor del gradiente, por lo tanto no requiere gasto de energía adicional. Sin embargo, puede tratarse de un gradiente de concentración o de un gradiente de potencial eléctrico

Proteínas transportadoras Tienen muchas similitudes con las enzimas Son específicos para las moléculas que transportan, discriminan entre estereoisomeros D y L Cinética tipo saturación Mas lentos que los canales iónicos

Proteínas transportadoras MONOTRANSPORTADORA O UNIPORTE: Transfieren UN solo tipo de soluto de un lado al otro de la membrana. (ej.: transporte de glucosa en la mayoría de las células animales, desde el medio extracelular, la sangre, donde la concentración es mayor, hacia el interior de las mismas donde es menor)

Proteínas transportadoras COTRANSPORTADORA O SIMPORTE: Transfieren DOS tipos de solutos, ambos en el mismo sentido. Ejemplo: Na y glucosa CONTRATRANSPORTADORA O ANTIPORTE: Transfiere DOS tipos distintos de solutos en sentidos contrarios. Es decir, uno ingresa al citoplasma si, y solo si, simultáneamente el otro sale.

Canales iónicos Los canales iónicos son “poros” o “túneles” formados por una o varias proteínas transmembrana. Existen canales iónicos en todas las células, tanto en la membrana plasmática como en las membranas de los organelos.

Canales iónicos Son altamente selectivos, porque cada canal sólo puede transportar un tipo de ion (K+, Na+, etc.). Los iones se mueven a través del canal a una velocidad muy elevada (108 iones por segundo).

Canales iónicos La mayoría de los canales no permanecen abiertos permanentemente, sino que se abren en respuesta a estímulos. Estos estímulos pueden ser tanto la presencia de una sustancia inductora como una modificación de la carga eléctrica de la membrana (modificación del potencial eléctrico).

Canales iónicos Los canales que se abren o cierran en presencia de sustancias inductoras (ligandos) son llamados dependientes de ligando y los otros, dependientes de voltaje

Canales iónicos Funciones de los canales iónicos: Formación y propagación de un impulso nervioso Contracción muscular Regulación del volumen celular

Transporte activo La concentración típica de K+ dentro de la célula es de 100mM y fuera de la célula es de solo 5mM La concentración de Na+ fuera de la célula es de 150mM y dentro es de 10 a 20 mM Al igual que la difusión facilitada, el transporte activo depende de proteínas integrales de membrana

Transporte activo A diferencia de la difusión facilitada, el movimiento de un soluto contra el gradiente requiere del ingreso de energía Las proteínas que realizan el transporte activo se conocen como “bombas” ATP-asa de Na+ /K+ o bomba de sodio-potasio

Transporte activo Funciones de la bomba sodio-potasio Mantener el volumen celular Generar grandes gradientes de Na y K, lo cual tiene un papel crucial en origen de impulsos de células nerviosas y musculares