TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

COMPOSICION QUIMICA DE LOS LIQUIDOS INTRA Y EXTRACELULAR LEC LIC Na 142 mEq/l 10 mEq/l K 4 mEq/l 140 mEq/l Ca 2,4 mEq/ l 0,0001 mEq/l Mg 1,2 mEq/l 58 mEq/l Cl 03 mEq/l 4 mEq l HCO3 28 mEq/l 75 mEq/l SO4 1 mEq/l 2 mEq/ l Glucosa 90 mg/dl 0 a 20 mg/ dl Aminoácidos 30 mg/dl 200 mg dl Colesterol Fosfolípidos. 0,5 g/dl 2 a 95 g/ dl ? Grasa neutra+ PO2 35 mmHg 20 mmHg? PCO2 46 mmHg 50 mmHg? pH 7,4 7 Proteínas 2 g/dl 16 g/ dl (5 mEq/l) (40 mEq/ l)

MEMBRANA CELULAR La estructura de la membrana celular está

dada por una bicapa lipídica que evita el desplazamiento de la mayoría de la sustancias hidrosolubles; no así, las sustancias liposolubles que la atraviesan con facilidad.

Las moléculas proteicas de la membrana constituyen una ruta alternativa para el transporte de sustancias

MOLECULAS PROTEICAS DE LA MEMBRANA

La mayor parte de las moléculas proteicas de la membrana pueden actuar como:

Proteínas transportadoras: Se unen a moléculas específicas y luego sufren un cambio de configuración que traslada a las moléculas a través de la membrana

Proteínas de canales: Forman una vía hídrica que permite a las moléculas atravesar la membrana

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR

DIFUSION FRENTE A TRANSPORTE ACTIVO

• El transporte a través de la membrana celular, ya sea a través de la membrana lipídica o de las proteínas se produce mediante uno de los dos procesos básicos:

Difusión

Transporte activo

DIFUSION Es el movimiento continuo de las moléculas

entre sí en los líquidos o los gases. Existen dos clases de difusión:

Difusión simple, que indica que las moléculas atraviesan la membrana sin unirse a proteínas transportadoras

Difusión facilitada

DIFUSION SIMPLE El movimiento cinético de las moléculas o de los

iones se produce a través de una abertura de la membrana o a través de espacios intermoleculares sin ninguna interacción con las proteínas transportadoras de la membrana

Puede hacerse por dos vías: Por los intersticios de la doble capa de lípidos Atravesando los canales hídricos de las proteínas de

transporte

DIFUSION FACILITADA Precisa la interacción de una proteína

transportadora que ayude al paso de las moléculas o los iones a través de la membrana mediante su unión química.

DIFUSION DE SUSTANCIAS LIPOSOLUBLES A TRAVES DE LA BICAPA LIPIDICA

La velocidad de una sustancia a través de la membrana celular es directamente proporcional a su solubilidad en los lípidos.

El oxígeno, el CO2 y los alcoholes participan de esta importante propiedad

DIFUSION DE AGUA Y OTRAS MOLECULAS INSOLUBLES

El agua atraviesa fácilmente la membrana celular pasando por los canales de proteínas.

A medida que las moléculas se tornan más grandes su capacidad para atravesar la membrana disminuye rápidamente

Ejemplo: eritrocitos y urea.

DIFUSION A TRAVES DE LOS CANALES PROTEICOS Y ACTIVACION DE ESTOS CANALES

Los canales de proteínas tienen: Una permeabilidad selectiva para el

transporte de una o varias moléculas específicas

Muchos canales se pueden abrir o cerrar por compuertas

PERMEABILIDAD SELECTIVA A LOS CANALES PROTEICOS

Muchos canales proteicos son muy selectivos para el transporte de uno o mas iones o moléculas proteicas específicas debido a las características del propio canal como su diámetro, su forma y la naturaleza de las cargas eléctricas y enlaces químicos.

Ejemplo el canal de sodio

ACTIVACION DE LOS CANALES PROTEICOS

La activación de los canales proteicos proporciona un medio para controlar la permeabilidad iónica de los canales.

La apertura y el cierre de las compuertas están controlados de dos maneras:

Activación por voltaje Activación química (por ligando)

ACTIVACION POR VOLTAJE En este caso la conformación molecular de la compuerta o de

sus enlaces químicos responde al potencial eléctrico que se establece a través de la membrana celular.

Ej.:Cuando hay una carga negativa intensa en el interior de la membrana celular las compuertas de sodio del exterior permanecen firmemente cerradas y cuando el interior de la membrana pierde su carga negativa estas compuertas se abren.

Este es el mecanismo básico para generar los potenciales de acción nerviosos responsables de las señales nerviosas

ACTIVACION QUIMICA (POR LIGANDO) Las compuertas de algunos canales proteicos se abren por la

unión de una sustancia química (un ligando) a la proteína; esto produce un cambio conformacional o un cambio de los enlaces químicos de la molécula de la proteína que abre o cierra la compuerta, (activación química o activación por ligando)

Ej.: acetilcolina sobre el canal de la acetilcolina

Esta compuerta es importante para la transmisión de la señal nerviosa de una célula nerviosa a otra o desde una célula nerviosa a una muscular para la contracción muscular

DIFUSION FACILITADA O difusión mediada por un transportador,

pues la sustancia que así difunde lo hace utilizando una proteína transportadora específica, es decir, el transportador facilita la difusión de la sustancia hasta el otro lado.

OSMOSIS Consiste en un movimiento neto del agua causado

por las diferencias en su concentración.

El agua es la sustancia más abundante que difunde a través de la membrana celular. Sin embargo, la cantidad que difunde en ambas direcciones está equilibrada en forma tan precisa que se produce un movimiento neto cero de agua; y por tanto, el volumen celular permanece constante

OSMOSIS

Cuando se produce un movimiento neto del agua a través de la membrana celular, la célula puede hincharse o contraerse; porque se produce una diferencia de concentración del agua

PRESION OSMOTICA Es la cantidad exacta de presión necesaria

para detener la ósmosis

El factor que determina la presión osmótica de una solución no es la masa del soluto, sino la concentración o el número de partículas de la solución

OSMOLALIDAD: EL OSMOL El osmol expresa la concentración de una solución

en función del número de partículas. Un osmol es 1g de peso molecular de un soluto no

disociado. Ej.: 180 g de glucosa son equivalentes a un osmol

de glucosa porque la glucosa no se disocia en iones La osmolaridad normal de los LIC y LEC es de 300

miliosmoles/Kg. y la presión osmótica es de 5500 mmHg.

OSMOLARIDAD Es la concentración osmolar expresada en

osmoles por litro de solución. Las diferencias cuantitativas entre

osmolaridad y osmolalidad son menores del 1%

TRANSPORTE ACTIVO Se denomina cuando una membrana celular

transporta moléculas o iones “contra corriente” contra un gradiente de concentración, o “contra corriente” contra un gradiente eléctrico o de presión.

Utilizan este mecanismo sustancias como sodio, potasio, cloruro, calcio, hierro, hidrógeno yoduro, urato, diversos azúcares y la mayor parte de aminoácidos

TRANSPORTE ACTIVO Según el origen de la energía que se utiliza para

producir el transporte:

Transporte activo primario: ATP

Transporte activo secundario: La energía procede secundariamente de la que está almacenada bajo la forma de diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana y que aparece gracias al transporte activo primario

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO BOMBA SODIO-POTASIO

Se encuentra en todas las células del cuerpo y se encarga de mantener las diferencias de concentración del sodio y el potasio a uno y otro lado de la membrana celular, así como crear un potencial eléctrico negativo en el interior de las células

COMO ACTUA?La proteína transportadora fija tres iones de sodio dentro de la célula y dos iones de potasio fuera de ellaLa proteína posee actividad ATPasa y esa función enzimática se activa después de unirse la proteína a los iones Entonces se separa una molécula de ATP y se escinde para formar ADP y liberar un enlace de fosfato de alta energíaCon lo cual los iones sodio salen fuera de la célula y los iones potasio entran en ella

IMPORTANCIA DE LA BOMBA SODIO-POTASIO

Controlar el volumen de todas las células Sin la función de esta bomba, la mayor parte

de las células del cuerpo se hincharían hasta explotar

NATURALEZA ELECTROGENA DE LA BOMBA SODIO-POTASIO

Con la bomba sodio-potasio se desplazan tres iones sodio hacia el exterior por cada dos iones potasio hacia el interior. Esto genera positividad en el exterior y negatividad en el interior

Por tanto, la bomba sodio-potasio es electrógena porque genera un potencial eléctrico a través de la membrana celular

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Cuando se produce el transporte activo de sodio hacia fuera de la célula, la energía de difusión del sodio le permite arrastrar otras sustancias junto con él. Este fenómeno se denomina cotransporte que es una forma de transporte activo secundario

COTRANSPORTE Para que el sodio arrastre otra sustancia con él es

necesario un mecanismo de acoplamiento, mediante una proteína transportadora

El transportador actúa como punto de unión tanto para el sodio como para la sustancia que se va a cotransportar

Una vez que los dos están unidos el gradiente de energía del ión sodio hace que este ión y la otra sustancia sean transportados juntos hacia el interior de la célula

COTRANSPORTE DE GLUCOSA CON EL SODIO

Cuando el sodio y la glucosa se han unido a la proteína de transporte, se produce automáticamente el cambio de configuración, y tanto el sodio como la glucosa pasan simultáneamente al interior de la célula

COTRANSPORTE DE LOS AMINOACIDOS CON EL SODIO

Se produce de la misma manera que el de la glucosa, con la salvedad de que se emplea una clase distinta de proteína de transporte

Se conocen cinco proteínas transportadoras de aminoácidos, y cada una de ellas efectúa el transporte de un grupo de aminoácidos que tiene ciertas características moleculares

CONTRATRANSPORTE El ión sodio se une a la proteína transportadora en la

cara externa de la membrana celular, mientras que la sustancia que va a ser contratransportada se coloca en la cara interna de la membrana

Conseguido esto, vuelve a producirse un cambio de configuración (mientras la energía del ión sodio se desplaza hacia el interior), lo que da lugar a que la otra sustancia salga fuera de la célula

CONTRATRANSPORTE DEL CALCIO

Tiene lugar en la mayoría de las membranas celulares, donde los iones de sodio entran y los de calcio salen de la célula, uniéndose ambos a la misma proteína transportadora.

COTRANSPORTE DE HIDROGENO

Se produce especialmente en el túbulo proximal renal, donde los iones de sodio abandonan la luz tubular y pasan al interior de las células tubulares, mientras los hidrogeniones son contratransportados hacia la luz

TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE CAPAS CELULARES

El mecanismo básico para el transporte de una sustancia a través de una lámina celular es:

1) Transporte activo a través de la membrana celular de un polo de las células y

2) Difusión simple o difusión facilitada a través de la membrana del polo opuesto de la célula

SITIOS DONDE SE PRODUCE El transporte de este tipo se produce a través

de:

Epitelio intestinal

Epitelio de tùbulos renales

Epitelio de las glándulas exócrinas

Epitelio de la vesícula biliar

Membrana del plexo coroideo del cerebro

A través de este mecanismo:

Se absorben los nutrientes, iones y otras sustancias hacia la sangre desde el intestino

Algunas sustancias se reabsorben desde el filtrado glomerular por los túbulos renales

La dulzura de la amistad fortalece el ánimo

Pr. 27:9