Mecanismos de transporte

A través de la membrana

Norma Cruz Tapia

Importancia para los seres vivos

• Generación de turgencia• Adquisición de nutrientes• Excreción de sustancias• Distribución de

metabolitos• Transducción de energía• Transducción de señales

1.- Delimitan compartimentos controlando así su composición (barrera selectiva).

2.- Permiten el transporte selectivo de moléculas y iones de un compartimiento a otro.

3.- Participan en la transducción de señales (comunicación), participan en la producción de energía.

4.- Protección celular.

Funciones de las Membranas Celulares

Bicapa de lípidos donde se insertan diferentes tipos de proteínas integrales a la que se asocian proteínas periféricas.

-----> Fluido bidimensional, heterogéneo.

¿Por qué una Bicapa Lipídica?

Forma de cuña

Forma cilíndrica

Todas las membranas celulares contienen lípidos anfipáticos (parte polar y otra hidrofóbica).

Fosfolípidos que están constituidos por una cabeza polar y dos cadenas o colas hidrocarbonadas.

Lípidos de MembranaComposición y estructura de la bicapa lipídica

Las membranas definen los límites externos de las células y regulan el tráfico molecular a través de esos límites, que permiten:

• Diferencias de concentración, de sustancias iónicas y no iónicas (gradientes de concentración)

• Diferencias de potencial eléctrico (gradiente de potencial eléctrico).

TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANAS

Se llama permeabilidad de membrana, al grado de permitividad o restricción al movimiento de sustancias a través de ella.

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)

2.- ACTIVOS

• Transporte activo

• Cotransportadores

• Antitransportadores

• Endocitosis:

• Exocitosis

Difusión a través de la membrana celular

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+)

Requiere que la membrana celular sea permeable al soluto

Difusión

La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentraciónRequiere 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

RECAPITULACIÓN

¿Qué tipo de transporte está representado en estos esquemas?

Significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana.

Es siempre a favor de un gradiente de concentración.

¿Qué significa difusión simples?

Las moléculas se mueven al azar debido a su energía cinética.

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 mediante puertas

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+.

- Temperatura • A mayor Tª, mayor velocidad

- La superficie de difusión• Microvellosidades incrementan el área de difusión.

Concentración fuera de la cél.

Concentración dentro de la cél.

Gradiente de concentración

Grosor de la membrana

Liposolubilidad

Tamañomolecular

Líquido intracelular

Líquido extracelular

Composición de la capa lipídica

Superficie de la

membrana

Factores que influyen en la velocidad de difusión (nº de moléculas/unidad de tiempo)

FACTORES QUE AFECTAN A LA DIFUSIÓNPermeabilidad

Liposolubilidad

Presencia de transportadores

Tamaño de los poros

Tamaño real de los iones

Carga eléctrica de los iones

selectividad

Transportadores: tras fijar las moléculas a transportar sufren un cambio de conformación

Uniporte: llevan un soluto una vez.

Cotransporte o simporte: transportan el soluto y co-transportan otro diferente al mismo tiempo y en la misma dirección.

Antitransporte o antiporte: transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o viceversa.

Hay tres tipos de transportadores:

OSMOSIS

Transporte de agua a través de la membrana plasmática

TRANSPORTE PASIVO OSMOSIS

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CANAL PARA EL AGUA : ACUAPORINA

Las células que presentan gran permeabilidad al agua  poseen un canal que facilita la entrada de la misma. La proteína responsable: la acuoporina,fue  identi-ficada por Peter Agre en eritrocitos, a mediados de los ´80.

Respuestas de células animales y vegetales a cambios en la osmolaridad del medio

Célula animal Célula vegetal

CAMBIOS EN LA TONICIDAD CELULAR

Célula vegetal

Glóbulo rojo en proceso de crenación

Aquel que se da en contra del gradiente de concentración

Requiere gasto de energía

TRANSPORTE ACTIVO

Para que esto se lleve a cabo se requiere de proteínas transportadoras que actúen como bombas contra el gradiente de concentración, además de una fuente de energía que es el ATP.

Bombas ATP-asa

Endocitosis Exocitosis

Tipos de transporte activos

Transporte activo primario:

• La energía derivada del ATP directamente empuja a la sustancia para que cruce la membrana

• El ejemplo más característico es la bomba de Na+/K+

• Esta bomba actúa como una enzima que rompe la molécula de ATP y también se llama bomba Na+/K+ATPasa.

Transporte activo secundario:

• Los sistemas secundarios de transporte activo aprovechan la energía almacenada en un gradiente iónico para transportar un segundo soluto contra un gradiente.

Transporte en masa

TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS

• Para introducir o secretar macromoléculas a través de su membrana, la célula emplea dos procesos: la endocitosis y la exocitosis.

Endocitosis

• Es un proceso mediante el cual la célula toma moléculas grandes o partículas de su medio externo, mediante la invaginación de la membrana celular y la posterior formación de vesículas intracelulares (endo = dentro).

• Pinocitosis (pino = beber)

Mediante este proceso, la célula obtiene macromoléculas solubles

• Fagocitosis (fago = comer):

Es un proceso que le permite a la célula ingerir partículas de gran tamaño, como microorganismos y restos de otras células.

Las o vacuolas que se forman se llaman fagosomas, los cuales se fusionan con los lisosomas y constituyen el fagolisosoma, que es el encargado de degradar el material ingerido.

La endocitosis mediada por receptor (EMR), es otra forma de endocitosis, que difiere de la fagocitosis o la pinocitosis en varios aspectos:

El EMR permite a las células tomar macromoléculas específicas llamadas ligandos, tales como proteínas que ligan la insulina (una hormona), transferrina (una proteína que se liga al hierro) o portadores de colesterol y lipoproteínas de baja densidad. 

El EMR requiere de receptores de membrana específicos, para reconocer un ligando particular y unirse a el.

Los complejos ligando-receptor migran a lo largo de la superficie de la membrana a estructuras llamadas hoyos revestidos. Justo dentro del citoplasma, estos hoyos están bordeados de una proteína, la cual puede polimerizarse en una estructura en forma de jaula. Cuando la jaula se forma, se forma una vesícula de membrana. 

Las vesículas se mueven dentro del citoplasma, llevando el ligando del fluido extracelular dentro de la célula. Los materiales unidos al ligando, tales como hierro o colesterol, son movidos dentro de la célula, mientras el ligando vacío regresa a la superficie, o el ligando puede ser destruido.