COMPLEMENTO CLASE III Profa. Dayana Pérez Semestre II-2009 Mayo de 2010 ETAPA IV

Muchos solutos se acumula en el interior de las células (Acumulación y Razón de acumulación). La absorción de solutos es específica y selectiva (Transportadores reconociendo de manera selectiva determinados iones o moléculas). Los solutos absorbidos a menudo sale con lentitud. La rapidez de absorción de solutos varía con la concentración de los solutos. PRINCIPIOS DE ABSORCIÓN DE SOLUTOS

-Membrana plasmática -Potencial electroquímico de un soluto --Movimiento facilitado por proteínas: -Canales -Transportadores -Bombas H+ Absorción de solutos a nivel celular

Membrana plasmática Grosor entre nm Lípidos contienen largas cadenas de ácidos grasos unidos a pequeños grupos hidrófilicos -Cabeza hidrofílica -Cola hidrofóbica Molécula anfipática: Ordenamiento de las cabezas polares al exterior y las cadenas de ácidos grasos hacia el interior

Estructura micelio lipídico

Membrana plasmática

Funciona como una interfase activa entre célula y ambiente: Controla transporte de moléculas hacia dentro y fuera de la célula. Transmite señales del ambiente al interior celular. Participa en síntesis de pared celular.

Estas moléculas lipídicas individuales pueden moverse lateralmente Fluidez y Flexibilidad Permite resistir presión y expansión Modelo de Mosaico Fluido (Bicapa lipídica)

Membrana plasmática Las proteínas representan 1/2 a 1/3 del peso seco de la membrana Tipos de Proteínas: -Integrales. Se expanden de uno a otro lado de la membrana. -Periféricas. Unidas a cabezas polares. Normalmente se asocian a proteínas integrales.

Potencial electroquímico de un ion μj = μj* + RTlnCj + zFE μj*:potencial electroquímico en condiciones standard R: cte universal de los gases (1,987 cal mol -1 °K -1 ) T: temperatura absoluta Cj: concentración del ion z: carga eléctrica del ion F: cte de Faraday (23060 cal mol-1V-1) E= Potencial eléctrico (V)

Energética de los transportes activo y pasivo En equilibrio, la diferencia de concentración de un ion entre dos compartimentos está balanceada por la diferencia de voltaje entre los compartimentos. Esa diferencia de voltaje se conoce como potencial de Nernst (EN) para ese ion. R: cte universal de los gases T: temperatura absoluta Cj:concentración del ion z: carga eléctrica del ion F: cte de Faraday

Ecuación de Nernst permite distinguir entre transporte activo y pasivo Raíz de guisante Equilibrio Salen Activamente Ingresan Activamente

K+ se acumula pasivamente en el citosol y/o vacuola. A concentraciones extracelulares muy bajas, es absorbido activamente. Na+ es bombeado activamente fuera del citosol (vacuola o espacio extracelular). El exceso de protones, generado es bombeado activamente fuera del citosol. (pH) Aniones ingresan activamente al citosol. Ca+2 es transportado activamente fuera del citosol, tanto en la membrana plasmática como en el tonoplasto.

Moléculas hidrofóbicas Moléculas polares pequeñas Moléculas grandes Moléculas cargadas Gases

Movimiento por difusión pasiva a través de una membrana Flujo pasivo Solutos sin carga Este movimiento ocurre en respuesta a un GRADIENTE DE CONCENTRACION

Proteínas altamente específicas Tipos de transportadores de membrana: -Canales -Transportadores -Bombas de H+ Movimiento facilitado por proteínas

Clasificación de proteínas transportadoras de membrana 1. Canales: Proteínas transmembrana que Funcionan como poros selectivos. – Siempre pasivo – Tasa: ~ 108 iones/seg. – Principalmente iones y agua (acuaporinas). 2. Transportadores: Sitio de unión, cambio conformacional. – Generalmente activo – Tasa: ~ 100 a 1000 iones/seg.

Proteínas transmembranas Poros hidrofílicos selectivos (tamaño y carga) Compuerta Transporte pasivo Transportan familia de sustancias relacionadas Poseen mayor velocidad de transporte que los transportadores Ca y K Estos canales no están abiertos continuamente, se abren por estímulos. Canales

Movimiento por canal

Difusión facilitada

Poseen un sitio activo Ocurren cambios conformacionales Transportan sustancias específicas Facilitan el movimiento de aniones y moléculas de mayor tamaño Transporte pasivo y activo Transportadores (carriers)

Primarios: Bombas (H+ y Ca++) Directamente acoplados a una fuente metabólica de energía. Transportadores activos Generan un gradiente de pH. Extrae los H del citoplasma No existe un flujo asociado con otro ion Tipos: -ATP asas H+ ( membrana plasmatica y tonoplasto) -Pirofosfatasas H+ (tonoplasto)

¿ CÓMO FUNCIONA ESTE MECANÍSMO ? La ATPasa se energiza catalizando una transferencia de vida breve del fosfato terminal del ATP a una parte de si misma que sobresale del citosol, donde hay ATP disponible… La combinación del fosfato terminal del ATP con la ATPasa hace a esta última rica en energía y que se libere ADP… Durante la formación del estado rico en energía, la ATPasa cambia de forma, se combina con un protón y, probablemente, abre un orificio que contiene, por donde el protón puede atravesar la membrana.

Enseguida, se utiliza H 2 O para hidrolizar el fosfato de la ATPasa; el protón pasa por el agujero y se libera en la cara externa de la membrana plasmática (en la región de la pared celular)… Entonces la ATPasa recupera su forma original de baja energía y queda lista para funcionar de nuevo.

Características de las tres clases de Bombas de protones

EFECTOS IMPORTANTES DE LA ATPasa: Hace que se incremente el pH en el citosol Hace que el pH de la pared celular disminuya Hace que el citosol se vuelva electronegativo respecto a la pared celular en tanto el citosol pierde H + pero retiene OH -

Diferencias entre la ATPasa presente en el tonoplasto y la ATPasa presente en el plasmalema: Transporta H + sin combinarse con un fosfato proveniente del ATP Trasporta 2 H + al interior de la vacuola por cada molécula de ATP que se hidroliza No depende del K + para su normal funcionamiento

TRANSPORTADORES ACTIVOS PRIMARIOS

Bomba ATPasa H+

Secundarios: consume la energía acumulada en las membranas por las bombas primarias. Incorporan o liberan iones en contra del gradiente de potencial electroquímico – Simporte o co-transporte: la entrada a la célula de un ion impulsa la entrada de otra molécula en contra de su gradiente. - Antiporte o anti-transporte invertido: la entrada de un ion impulsa la salida de otro en contra de un gradiente Transportadores activos

Transporte activo secundario: Alto Bajo Gradiente potencial electroquímico de B

TRANSPORTADOR ACTIVO SECUNDARIO

Absorción de sales minerales y agua por la raíz Transporte de minerales y agua a las hojas Fotosíntesis Transporte de sacarosa a la raíz Respiración de sacarosa en la raíz Formación de ATP en la raíz INTERRELACIONES ENTRE ALGUNOS PROCESOS FISIOLÓGICOS QUE OCURREN EN RAÍCES Y PARTES AÉREAS Y QUE INFLUYEN EN LA ABSORCIÓN DE SALES MINERALES PROVENIENTES DEL SUELO.