Transporte de agua a través de membranas biológicas

ÓSMOSIS

TRANSPORTE DE AGUA A TRAVÉS DE MEMBRANAS BIOLÓGICAS

- T. pasivo (a favor de gradiente químico).

- A través de dos vías:

- proteínas canales de agua: acuaporinas (AQP); y

- bicapa lipídica (en menor grado).

-Se basa en los mismos principios que la Ósmosis: su “tendencia al escape” depende del potencial químico del agua (participan la presión hidrostática P y la presión osmótica ).

- Se acompaña de cambios en el volumen celular.

Concepto de presión hidrostática (P)

Pascal (físico francés) estudió la energía de un fluido en reposo

A

B

Para que un fluido se encuentre en reposo, todos sus puntos deben tener igual energía.

Aquellos puntos que tengan menor Epg, deberán compensarla con otra forma de energía: Energía de presión: Ep

EpB – EpA = EpgA – EpgB

PB – PA = d. g. (hA – hB )

EpB – EpA = m. g. (hA – hB )

EpB + EpgB = EpA + EpgA

(V. P)B – (V. P)A = m. g. (hA – hB ) Principio general de la Hidrostática (Ppio. de Pascal)

P1 > P2

P1 = P2

Se producirá flujo de agua desde donde la P es mayor hacia donde la P es menor

P PH2O

Concepto de presión osmótica ()

En forma intuitiva: tiene que ver con “la capacidad de captar agua por una solución”

Es una de las propiedades coligativas de las soluciones (no depende de la naturaleza de sus partículas, sino del número de partículas presentes en la solución.

¿De qué puede depende el número de partículas de una solución?

- De la concentración ( œ C)

. Del número de partículas en que se disocia el soluto (i): ( œ i)

Ley de Van’t Hoff modificada: = R.T.C.i

= R.T.M.i Molaridad: M = Nº moles / V(l)

1 M = 1 mol /l

Osmolaridad = M.i (cuando el soluto no se disocia, i = 1, y la molaridad y la osmolaridad son numéricamente iguales).

Una solución 1 M de glucosa (i =1) es una solución 1 osmolar.

Una solución 1 M de NaCl (i =2) es una solución 2 osmolar.

En un organismo que conserva su temperatura es indistinto hablar de presión osmótica o de osmolaridad.

Se producirá un fenómeno de ósmosis desde donde la

es menor hacia donde la es mayor

1 > 2El flujo de agua tiende a igualar 1 y 2

H2O

P PH2O

H2O

P

P

J = L. (P)(Para una membrana semipermeable)

(“Conflicto de intereses”)

http://www.vivo.colostate.edu/hbooks/cmb/cells/pmemb/osmosis.html

Jv

(P – )

LCinética lineal

J = L. (P)

P

P1 – P2 = R.T . ln aH20 (2)

vH2O aH20 (1)

Otra forma de verlo

Si aH20(2)>aH20(2) P1 > P2

Las membranas biológicas NO son semipermeables (presentan permeabilidad selectiva)

J = L. (P)coeficiente de reflexión

(membrana impermeable al soluto)

(membrana tan permeable al soluto como al agua)

Las membranas biológicas son:

- muy distensibles, por lo que habitualmente no existen diferencias en la P hidrostática entre los medios intra y extracelular, y los flujos de agua suelen producirse por diferencias en osmolaridades únicamente.

- muy permeables al agua. La gran mayoría de las células somáticas se encuentran en equilibrio osmótico.

Estructura básica de las acuaporinas (AQP) (subunidad)

Entre 1989 y 1992 Peter Agre clonó por primera vez una acuaporina. (Premio Nobel en 2003)

La molécula de acuaporina es un tetrámero: ensamblaje de 4 subunidades idénticas polipeptídicas con un gran glicano unido a una de las subunidades.

Al igual que otras proteínas transportadoras, las acuaporinas presentan gran “plasticidad” en su función, siendo ésta regulada por diversos factores.