Biología Celular y Molecular

Transporte celular a través de la membrana plasmática:- Tipos.- Características.- Importancia.

UNIDAD NO. 2. LA CÉLULA COMO UNIDAD DE ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LOS ORGANISMOS.

Tema 3: Membrana citoplasmática y transporte celular.

MEMBRANA CELULAR

Complejo supramolecular formando por doble capa de lípidos, con carbohidratos y proteínas.Estructura en mosaico fluido. En la cara externa posee una zona periférica denominada glicocálix(oligosacáridos). Los oligosacáridos del glicocálixestán unidos tanto a los lípidos, (glicolípidos), como a las proteínas, (glicoproteínas). En la cara interna de la membrana plasmática las proteínas están asociadas a microtúbulos, a microfilamentos y a otras proteínas con función esquelética.

Fig. 1. Membrana plasmática.

GLUCOCÁLIXFunciones:-Protege la superficie celular del daño mecánico y químico.-Reconocimiento celular: la complejidad de oligosacáridos y su ubicación en la superficie sugiere que son los principales marcadores de identidad que actúan en procesos de reconocimiento:

-Comunicaciones intercelulares.-Funcionamiento del sistema inmunitario (rechazo, alergias).-La capacidad patogénica de agentes infecciosos (amigdalitis, gastroenteritis).

(50 nm)

MIC

MEC

TRANSPORTE CELULAR

TRANSPORTE CELULAR

Transporte a través de la membrana

• La MP tiene una permeabilidad

selectiva.

• A menor tamaño y mayor

hidrofobicidad, mayor difusión a

través de la bicapa.

•Moléculas hidrosolubles y cargadas

no pueden atravesar la bicapa (la

mayoría).

• Es necesario un sistema de

transporte para las moléculas

impermeables a la bicapa: proteínas

transportadoras de membrana

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

TIPOS DE TRANSPORTE

1. Transporte pasivo.

1.1. Difusión simple.

1.2. Difusión facilitada.

1.3. Ósmosis.

2. Transporte activo.

2.1. Primario.

2.2. Secundario.

3. Transporte masivo.

3.1. Fagocitosis.

3.2. Pinocitosis.

3.3. Exocitosis.

TRANSPORTE PASIVO Y ACTIVO

DIFUSIÓN

• Movimiento de una sustancia de una área de mayorconcentración a una de menor concentración (o sea, a favor delgradiente de concentración).

• Tiene lugar hasta que la concentración se iguala en ambaspartes.

• No requiere ATP.

• La velocidad dependerá de:

1. La energía cinética (que depende de latemperatura).2. El gradiente de concentración.3. El tamaño de las moléculas.4. La solubilidad de las moléculas en laporción hidrofóbica de la bicapa.

DIFUSIÓN

DIFUSIÓN

Para transporte de moléculas pequeñas e hidrofóbicas

(O2, CO2, NO, NH3, medicamentos liposolubles, etc.)

Se realiza a favor del gradiente de concentración.

Se realiza a través de la bicapa lipídica.

SIMPLE FACILITADAPara transportar moléculas más grandes que

el agua o cargadas eléctricamente (biopolímeros como glucosa,

algunos aminoácidos).Difusión mediada por un acarreador,

(proteína transportadora).Las moléculas atraviesan la membrana por canales proteicos que se abren o cierran por

modificación de la forma de la proteína al contactar esta con la sustancia transportada.Existe un transportador específico para cada

sustancia. El transportador es saturable (tiene una

velocidad máxima de trabajo).

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS

Pueden clasificarse en dos grandes grupos:

1-Proteínas transportadoras o permeasas:Son las que se unen a un soluto específico ytras una serie de cambios conformacionalestransfieren el soluto a través de lamembrana.

2- Proteínas canal:Forman un poro acuoso que se extiende através de la membrana. Cuando ese poro seabre se permite el paso de solutosespecíficos (normalmente iones inorgánicosde un tamaño y carga concretos). Es unatransporte mucho más rápido que elmediado por transportador.

ÓSMOSISEl agua difunde a través de la membrana siguiendo su gradiente deconcentración (desde el compartimiento más diluido hacia el más moléculasconcentrado).La osmosis es un proceso vital para las células puesto que si no puedencontrolar o compensarla se hinchan hasta estallar o pierden agua hastadeshidratarse.

La ósmosis es un tipo especial de difusión.Las moléculas disueltas (iones, compuestos orgánicos, etc.) se denominan solutos.El movimiento del agua a través de la membrana semipermeable se realiza de una región de mayor concentración a una de menor concentración.En la medida que la concentración de soluto aumenta, la concentración de agua libre disminuye.Los últimos avances señalan a las aquaporinas como formadoras de canales para el paso de agua.

TRANSPORTE ACTIVOOcurre contra el gradiente deconcentración.

Requiere un gasto de energía.

La célula utiliza ATP como fuente deenergía.

Mantiene las diferencias deconcentración entre el LEC y el LIC(K+, Na+, Ca+2…), permite la absorciónde micronutrientes en intestino, lareabsorción en el riñón y lageneración y transmisión del impulsonervioso.

Tipos:- TA primario: la energía procede directamente del ATP.- TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.

Mantiene ↓[Na+]LIC ↑[K+]LIC

LEC

LIC

• Transporte de iones: Bomba Na+/ K+

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

La bomba sodio-potasio usa energía (generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP), a nivel de la misma proteína de membrana produciendo un cambio conformacional que resulta en el transporte de una molécula a través de la proteína.

1: tres iones de sodio (3 Na+) intracelulares se insertan en la proteína transportadora.2: el ATP aporta un grupo fosfato (Pi) liberándose ADP. El grupo fosfato se une a la proteína, hecho que provoca cambios en el canal proteico.3: esto produce la expulsión de los 3 Na+ fuera de la célula.4: dos iones de potasio (2 K+) extracelulares se acoplan a la proteína de transporte.5: el grupo fosfato se libera de la proteína induciendo a los 2 K+ a ingresar a la célula. A partir de ese momento, comienza una nueva etapa con la expulsión de otros tres iones de sodio.

Proporciona energía para el transporte 2º de otras moléculas. Las células nerviosas y

musculares utilizan el gradiente K+/Na+ para producir impulsos eléctricos. - La salida activa de

Na+ es importante para mantener el equilibrio osmótico celular.

TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO

4. Transporte activo secundario

La difusión de Na+ hacia el interior celular (a favor de gradiente) impulsa el movimiento de otra molécula en contra de su gradiente.

La energía necesaria para llevar a cabo el trabajo contragradiente se obtiene del transporte a favor de gradiente electroquímico de un soluto, normalmente un ión, para transportar el otro.

- Simporte: la otra molécula se mueve en la misma dirección que el Na+.

- Antiporte: en dirección opuesta.

• Ejemplos: transporte acoplado al Na+ de glucosa y a.a. en células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales, antiporte de H+ y Ca+2.

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Ej: En las células epiteliales del intestino delgado.

Transportan glucosa en contra de su gradiente de

concentración por un transportador que requiere la unión

simultánea de Na+. La glucosa y el Na+ son

transportados al interior de la célula como

resultado del gradiente de Na+ creado por las bombas

Na+/K+. Así la glucosa pasa de la luz

intestinal a la sangre.

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Endocitosis

Exocitosis

Transporte de moléculas grandes.Ingestión de partículas y microorganismos (fagocitosis)

Liberación (secreción) de hormonas, neurotransmisores y sustancias de desechos.

TRANSPORTE MASIVO

ENDOCITOSISLas invaginaciones que se forman en la membrana rodean al líquidoextracelular y a las sustancia contenidas en él.Las vesículas resultantes poseen un diámetro aproximado de 80 nm.Puede estar mediada por receptores para diversas moléculas (hormonas, LDL(low density proteins)).

- Los receptores pueden estar por toda la superficie celular o ubicados enáreas concretas (fositas recubiertas formadas fundamentalmente porclatrina).- La unión del ligando al receptor activa a las moléculas del citoesqueletopara la formación de la vesícula.

En la endocitosis mediada por receptor las sustancias que serán

transportadas al interior de la célula deben primero acoplarse a las

moléculas receptoras específicas. Cuando las depresiones están llenas

de receptores con sus moléculas especificas unidas, se ahuecan y se

cierran formando una vesícula.

EXOCITOSISSe emplea por muchas células para segregar moléculas (ejemplo hormonas, neurotransmisores y sustancias de desecho). Implica la fusión de la membrana plasmática con la de la vesícula que contiene estos productos celulares (da lugar a la incorporación de la membrana de la vesícula secretora a la membrana plasmática cuando el contenido de la vesícula se libera fuera de la célula).

ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS

CONCEPTOS DE INTERÉS• Soluto: Molécula que se disuelve en una solución

• Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmenteagua)

• Difusión: Movimiento de moléculas a través de una membranaselectivamente permeable a favor del gradiente de concentración.

• Osmosis: Movimiento de moléculas de agua a través de una membranaselectivamente permeable a favor del gradiente de concentración.

• Presión Osmótica: presión necesaria para prevenir el movimiento neto delagua a través de una membrana semi-permeable que separa dos solucionesde diferentes concentraciones.

• Gradiente de concentración: Diferencia de concentraciones de moléculasentre el interior y el exterior de la célula.

• Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de lacélula que dentro.

• Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célulaque dentro.

• Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de lacélula.

CONCEPTOS DE INTERÉS

¡¡¡ Pasen buen día chicos!!!