UNIDAD II.

MECANISMOS CELULARES DE TRANSPORTE

E INTEGRACIÓN DE SUSTANCIAS

EXTRACELULARES

•• Se encuentra rodeando a la cSe encuentra rodeando a la céélulalula

•• Delimita el territorio de la cDelimita el territorio de la céélula y controla el contenido lula y controla el contenido ququíímico de la misma.mico de la misma.

•• Representa el lRepresenta el líímite entre el medio extracelular y el mite entre el medio extracelular y el intracelular.intracelular.

•• Es de gran importancia para los organismos, ya que a Es de gran importancia para los organismos, ya que a travtravéés de ella se transmiten mensajes que permiten a las s de ella se transmiten mensajes que permiten a las ccéélulas realizar numerosas funciones.lulas realizar numerosas funciones.

•• Es tan fina que no se puede observar con el microscopio Es tan fina que no se puede observar con el microscopio óóptico, siendo sptico, siendo sóólo visible con el microscopio electrlo visible con el microscopio electróónico.nico.

La membrana plasmática:

•• Es una estructura continua que rodea a la cEs una estructura continua que rodea a la céélula. lula.

•• Por un lado estPor un lado estáá en contacto con el citoplasma en contacto con el citoplasma (medio interno) y, por el otro, con el medio (medio interno) y, por el otro, con el medio extracelular que representa el medio externo. extracelular que representa el medio externo.

•• Contiene receptores especContiene receptores especííficos que permiten a la ficos que permiten a la ccéélula interaccionar con mensajeros qulula interaccionar con mensajeros quíímicos y micos y emitir la respuesta adecuada. emitir la respuesta adecuada.

Características de la membrana plasmática

ComposiciComposicióón qun quíímica de la membranamica de la membrana

•• LLíípidos 40%pidos 40%

•• ProteProteíínas 50%nas 50%

•• GlGlúúcidos 10% cidos 10%

•• En la membrana de la cEn la membrana de la céélula eucariota es posible lula eucariota es posible encontrar tres tipos de lencontrar tres tipos de líípidos:pidos:

�� FosofolFosofolíípidospidos, ,

�� GlucolGlucolíípidos y pidos y

�� Colesterol.Colesterol.

•• Tienen un doble comportamientoTienen un doble comportamiento

•• parte de la molparte de la moléécula es hidrcula es hidróófila y fila y

•• parte de la molparte de la moléécula es hidrcula es hidróófobafoba

•• cuando se encuentran en un medio acuoso se cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una orientan formando una bbicapa lipídica.

•• La membrana plasmLa membrana plasmáática no es una estructura tica no es una estructura estestáática,tica,

•• sus componentes tienen posibilidades de sus componentes tienen posibilidades de movimiento,movimiento,

•• Lo que le proporciona una cierta fluidez. Lo que le proporciona una cierta fluidez.

•• de rotacide rotacióónn: es como si girara la mol: es como si girara la moléécula en torno a cula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. los otros movimientos.

•• de difuside difusióón lateraln lateral: las mol: las molééculas se difunden de culas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento mmovimiento máás frecuente. s frecuente.

•• flipflip--flopflop: es el movimiento de la mol: es el movimiento de la moléécula lipcula lipíídica de dica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas llamadas flipasasflipasas. Es el movimiento menos frecuente, . Es el movimiento menos frecuente, por ser energpor ser energééticamente mticamente máás desfavorable. s desfavorable.

•• de flexide flexióónn: son los movimientos producidos por las : son los movimientos producidos por las colas hidrcolas hidróófobas de los fosfolfobas de los fosfolíípidos. pidos.

La fluidez es una de las caracterLa fluidez es una de las caracteríísticas msticas máás importantes s importantes de las membranas.de las membranas.

•• Depende de factores como :Depende de factores como :

–– la temperatura: la fluidez aumenta al aumentar la la temperatura: la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. temperatura.

–– la naturaleza de los lla naturaleza de los líípidos: la presencia de lpidos: la presencia de líípidos pidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez.de fluidez.

–– la presencia de colesterol endurece las membranas, la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad. reduciendo su fluidez y permeabilidad.

•• Son los componentes de la membrana que Son los componentes de la membrana que desempedesempeññan las funciones especan las funciones especííficas (transporte, ficas (transporte, comunicacicomunicacióón, n, etcetc). ).

•• Al igual que en el caso de los lAl igual que en el caso de los líípidos , las protepidos , las proteíínas nas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden girar alrededor de su eje y muchas de ellas pueden desplazarse lateralmente (difusipueden desplazarse lateralmente (difusióón lateral) n lateral) por la membrana.por la membrana.

•• Se clasifican en:Se clasifican en:

–– Integrales.Integrales.

–– PerifPerifééricas.ricas.

Proteínas de membrana.

•• ProteProteíínas integrales:nas integrales:

EstEstáán unidas a los ln unidas a los líípidos pidos ííntimamente, suelen ntimamente, suelen atravesar la bicapa latravesar la bicapa líípidica una o varias veces, por pidica una o varias veces, por esta razesta razóón se les llama n se les llama proteínas transmembranales.

•• ProteProteíínas perifnas perifééricas:ricas:

Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipSe localizan a un lado u otro de la bicapa lipíídica y dica y estestáán unidas dn unidas déébilmente a las cabezas polares de los bilmente a las cabezas polares de los llíípidos de la membrana u a otras protepidos de la membrana u a otras proteíínas integrales nas integrales por enlaces de hidrpor enlaces de hidróógeno. geno.

•• Se sitSe sitúúan en la superficie externa de las can en la superficie externa de las céélulas lulas eucariotas por lo que contribuyen a la eucariotas por lo que contribuyen a la

asimetrasimetrííaa de la membrana de la membrana

•• Estos glEstos glúúcidos son oligosaccidos son oligosacááridos ridos

•• unidos a los lunidos a los líípidos pidos ------------ glucolglucolíípidos pidos

•• Unidos a las proteUnidos a las proteíínas nas ------ glucoproteinas glucoproteinas

Glúcidos.

Modelo de mosaico de fluidoModelo de mosaico de fluido

•• En la actualidad es el modelo mEn la actualidad es el modelo máás aceptado.s aceptado.

•• propuesto por propuesto por SingerSinger y Nicholson (1972) y Nicholson (1972)

CaracterCaracteríísticassticas

•• Considera que la membrana es como un mosaico fluido Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que la bicapa lipen el que la bicapa lipíídica es la red cementante y las dica es la red cementante y las proteproteíínas embebidas en ella, interaccionando unas con nas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lotras y con los líípidos. pidos.

•• Tanto las proteTanto las proteíínas como los lnas como los líípidos pueden desplazarse pidos pueden desplazarse lateralmente. lateralmente.

•• Los lLos líípidos y las protepidos y las proteíínas integrales se hallan dispuestos nas integrales se hallan dispuestos en mosaico. en mosaico.

•• Las membranas son estructuras asimLas membranas son estructuras asiméétricas en cuanto a tricas en cuanto a la distribucila distribucióón fundamentalmente de los gln fundamentalmente de los glúúcidos, que cidos, que ssóólo se encuentran en la cara externa.lo se encuentran en la cara externa.

Funciones de la membrana:Funciones de la membrana:

•• TRANSPORTETRANSPORTE::

El intercambio de materia entre el interior de la cEl intercambio de materia entre el interior de la céélula lula y su ambiente externo.y su ambiente externo.

•• RECONOCIMIENTO Y COMUNICACIRECONOCIMIENTO Y COMUNICACIÓÓNN

Gracias a molGracias a molééculas situadas en la parte externa de la culas situadas en la parte externa de la membrana, que actmembrana, que actúúan como receptoras de an como receptoras de sustancias.sustancias.

•• ActActúúa como unaa como una barrera que separa dos medios barrera que separa dos medios acuososacuosos, ,

−− el medio donde vive la cel medio donde vive la céélula ylula y

−− el medio interno celular.el medio interno celular.

•• Las cLas céélulas requieren nutrientes del exterior y deben lulas requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable.metabolismo y mantener su medio interno estable.

•• La membrana presenta una permeabilidad selectiva, La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeya que permite el paso de pequeññas molas molééculas, culas, siempre que sean lipsiempre que sean lipóófilas, pero regula el paso de filas, pero regula el paso de molmolééculas no lipculas no lipóófilas. filas.

MECANISMOS DE TRANSPORTE

Permeabilidad de la membrana celularPermeabilidad de la membrana celular

La permeabilidad de las membranas celulares va a depender de la polaridad y cargas de las moléculas.

Transporte de molTransporte de molééculas de bajo peso molecular:culas de bajo peso molecular:

•• El transporte pasivo. El transporte pasivo.

Es un proceso de difusiEs un proceso de difusióón de sustancias a travn de sustancias a travéés de s de la membrana. Se realiza a favor del gradiente de la membrana. Se realiza a favor del gradiente de concentraciconcentracióón y no requiere aporte energn y no requiere aporte energéético.tico.

Puede ser por:Puede ser por:

-- DifusiDifusióón simple.n simple.-- DifusiDifusióón facilitada.n facilitada.

DifusiDifusióón simplen simple . .

Es el paso de pequeEs el paso de pequeññas as molmolééculas a favor del gradiente; puede realizarse a culas a favor del gradiente; puede realizarse a travtravéés de la bicapa lips de la bicapa lipíídica o a travdica o a travéés de canales s de canales proteproteíícos.cos.

•• AsAsíí entran molentran molééculas lipculas lipíídicas como las hormonas dicas como las hormonas esteroideas, anestesteroideas, anestéésicos como el sicos como el ééter y fter y fáármacos rmacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxliposolubles. Y sustancias apolares como el oxíígeno y geno y el nitrel nitróógeno atmosfgeno atmosféérico. rico.

•• Algunas molAlgunas molééculas polares de muy pequeculas polares de muy pequeñño tamao tamañño, o, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, tambicomo el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, tambiéén n atraviesan la membrana por difusiatraviesan la membrana por difusióón simple. n simple.

•• La difusiLa difusióón del agua recibe el nombre de n del agua recibe el nombre de óósmosis smosis

A través de la bicapa lipídica:

DifusiDifusióón simple a travn simple a travéés de canaless de canales

•• Se realiza mediante las proteSe realiza mediante las proteíínas de canal.nas de canal.

•• AsAsíí entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Clentran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl--. .

•• Las proteLas proteíínas de canal son protenas de canal son proteíínas con un orificio o nas con un orificio o canal interno, cuya apertura estcanal interno, cuya apertura estáá regulada, por regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonasneurotransmisores u hormonas, que se unen a una , que se unen a una determinada regideterminada regióón, el receptor de la proten, el receptor de la proteíína de na de canal, que sufre una transformacicanal, que sufre una transformacióón estructural que n estructural que induce la apertura del canal. induce la apertura del canal.

DifusiDifusióón facilitadan facilitada

•• Permite el transporte de pequePermite el transporte de pequeññas molas molééculas polares culas polares como los como los aminoaminoáácidos, loscidos, los monosacmonosacááridosridos, etc., que , etc., que al no poder atravesar la bicapa lipal no poder atravesar la bicapa lipíídica, requieren dica, requieren que que proteproteíínas nas transmembranalestransmembranales faciliten su paso. faciliten su paso.

•• Son las proteSon las proteíínas transportadorasnas transportadoras

•• Que al unirse a la molQue al unirse a la moléécula a transportar sufren un cula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha cambio en su estructura que arrastra a dicha molmoléécula hacia el interior de la ccula hacia el interior de la céélulalula

ProteProteíínas permeasasnas permeasas

El transporte activoEl transporte activo

•• En este proceso tambiEn este proceso tambiéén actn actúúan protean proteíínas de nas de membrana, pero membrana, pero ééstas requieren energstas requieren energíía, en forma a, en forma de de ATPATP, para transportar las mol, para transportar las molééculas al otro lado culas al otro lado de la membrana. de la membrana.

•• Se produce cuando el transporte se realiza en contra Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroqudel gradiente electroquíímico. mico.

•• Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.y la bomba de Ca.

La bomba de Na+/K+La bomba de Na+/K+

•• Requiere una proteRequiere una proteíína na transmembranaltransmembranal que bombea que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior.interior.

•• Esta proteEsta proteíína actna actúúa contra el gradiente gracias a su a contra el gradiente gracias a su actividad como ATPactividad como ATP--asa, ya que rompe el ATP para asa, ya que rompe el ATP para obtener la energobtener la energíía necesaria para el transporte. a necesaria para el transporte.

•• Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidry 2 K+ hacia el interior, con la hidróólisis acoplada de lisis acoplada de ATP. ATP.

•• El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiolimportancia fisiolóógica. gica.

•• De hecho todas las cDe hecho todas las céélulas animales gastan mlulas animales gastan máás del s del 30% del ATP que producen y las c30% del ATP que producen y las céélulas nerviosas mlulas nerviosas máás s del 70% para bombear estos iones. del 70% para bombear estos iones.

• Mantiene la diferencia de cargas en las neuronas, para generar los impulsos nerviosos.

Bomba Sodio-Potasio

Transporte acoplado de Transporte acoplado de glucosa y sodioglucosa y sodio

Uniones Intercelulares

-Uniones ocluyentes. Impiden el paso libre de sustancias de la célula al medio externo y viceversa.

- Desmosomas. Mantienen unidas entre sí a células adyacentes.

- Hemidesmosomas. Permiten la adhesión de las células al tejido conectivo.

- Uniones comunicantes. Permiten que exista una transmisión de señales químicas y eléctricas directamente entre las células.