PAUTA SEMINARIO 2 DE FISIOLOGIA CELULAR CARRERA DE MEDICINA

TRANSPORTE EN MEMBRANAS

- PRINCIPALES DIFERENCIAS ENTRE DIFUSION SIMPLE Y FACILITADALa difusión simple es un tipo de transporte pasivo en el cual no participan proteínas transportadoras o canales iónicos. Este transporte se realiza a través de la bicapa fosfolipídica de la membrana de acuerdo al coeficiente de permeabilidad de la molécula transportada. No es saturable ya que sigue la gradiente de concentración.La difusión facilitada es un tipo de transporte pasivo o activo que depende de la acción de proteínas de transporte, canales iónicos, bombas, etc. Se transportan moléculas que no difunden a través de la membrana pero sigue una cinética similar a la enzimática, es decir, es saturable. Se establece por un gradiente eléctrico, químico o Electroquímico.

- DIFERENTES TIPOS DE DIFUSION FACILITADALos diferentes tipos de difusión facilitada son: a favor de una gradiente de concentración (se lleva a cabo por proteínas transportadoras y canales iónicos) sin gasto de ATP; y en contra de la gradiente, en la cual participan cotransportadores y bombas iónicas con gasto de ATP.

- QUE SON LOS IONOFOROS Y COMO FUNCIONANSon transportadores o formadores de canales de origen natural o sintético que incrementan la permeabilidad de las membranas a diferentes iones. Se realiza en base a transportadores móviles o en base a la formación de canales iónicos. Ej: valinomicina, FCCP, A23187, Gramicidina, Cliocinol, Monensina, Lasalosida.

- DIFERENCIACION ENTRE UNIPORTADOR, SIMPORTADOR Y ANTIPORTADOR

Los uniportadores son proteínas transportadores que desarrollan transporte pasivo de moléculas, es decir, transportan ciertas moléculas a favor de la gradiente de concentración en un sentido de atravesamiento de membrana.Los simportadores son transportadores activos que mueven dos sutratos en un mismo sentido a través de la membrana. El sustrato “complementario” se mueve a favor de la gradiente, lo que otorga la energía necesaria para que la molécula a ser transportada en contra de la gradiente se puede realizar. Los antiportadores son transportadores que mueven dos moléculas en sentido contrario a través de la membrana. La entrada de un sustrato se acopla a la salida de otro. Por lo mismo, un sustrato se mueve a favor de la gradiente y el otro en contra.

- FUNCIONAMIENTO Y CARACTERISTICAS ESTRUCTURALES DE LOS GLUT

Los GLUT son proteínas integrales multipasaje que son uniportadores de glucosa. Hay de varios tipos:Glut 1: captación basal de glucosa en tejidos en general.Glut 2: eliminan exceso de glucosa de la sangre (hígado, riñón, páncreas)Glut 3: captación basal de glucosa en tejidos en general.Glut 4: eliminan exceso de glucosa de la sangre en el músculo y grasa.Glut 5: transportan fructosa en el intestino delgado y testículo.

- OPERACIÓN DEL SIMPORTADOR SODIO-GLUCOSATransporta sodio lo que impulsa el transporte de glucosa. Se da en las regiones más distales del intestino ya que se encuentra en contra de la gradiente de concentración. Transportan una molécula de glucosa por cada dos iones sodio, mientras que en túbulo renal es 1:1. En el dominio basolateral de estas células suele actuar la bomba de potasio, sodio y el Glut 2.

- CARACTERISTICAS DE LOS CUATRO TIPOS DE BOMBAS MOLECULARESBombas P: son fosforiladas por ATP y movilizan iones.Bombas V: operan en vesículas y generalmente bombean protones dentro de vesículas sin fosforilarse.Bombas F: son similares a las bombas V, pero son reversibles y operan en mitocondrias (ATP sintasa).Bombas ABC: transportan moléculas más complejas. Tienen dos subunidades más dos sitios de unión para ATP. Estas moléculas hidrolizan el ATP lo que induce el movimiento de ATP.

- EFECTO DE GLICOSIDOS (OUABAINA) EN LA FUNCION CARDIACALos glicósidos, como por ejemplo la ouabaina se obtienen de la planta Digitalis purpurea y aumentan la contracción cardíaca. Esto lo llevan a cabo al inhibir la bomba de sodio, lo que aumenta la concentración de sodio intracelular. Por lo mismo, al antiportador Na-Ca se le ve dificultada la acción de entrar sodio, por lo que no sale calcio. Este se acumula aumentando la fuerza de contracción cardíaca.

- PRINCIPALES TIPOS DE CANALES IONICOSLos principales tipos de canales iónicos son los canales de Na, K, Ca y cloruro junto con las acuaporinas de descubrimiento reciente.

- MECANISMOS DE ABERTURA O CIERRE DE CANALES IONICOSEstos mecanismos se realizan en base a cambios de voltaje, forma mecánica (cambios de T o Presión), o mediante la acción de ligandos externos e internos a través de receptores como neurotransmisores.

- IONES Y SU CONCENTRACION EN LA DETERMINACION DEL POTENCIAL DE MEMBRANA

Los iones se concentran de diferente modo en el medio intracelular y extracelular. En el medio extracelular se ve una mayor concentración de sodio, calcio, magnesio y protones mientras que en el medio

intracelular hay una mayor concentración de potasio. Por lo mismo la carga intracelular tiende a ser un poco más negativa. Esto se mantiene controlado mediante bicarbonato de sodio, proteínas y ácidos nucleicos.

- GENERACION DEL POTENCIAL DE REPOSO DE LA MEMBRANAEl potencial de membrana se debe a que sólo en la región inmediata a ambas caras de la membrana se observan diferentes cargas.El potencial de reposo se debe a que los canales de potasio se encuentran permanente abiertos (los canales de potasio de reposo). Esto permite la formulación de una carga entre -40mV y -100mV.

- ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS CANALES DE SODIO, POTASIO Y CALCIO

Los canales de sodio, potasio y calcio son proteínas multipasaje. El canal de potasio tiene seis cruces por la membrana, pero lo que es curioso es que los canales de sodio y calcio parecen ser la multiplicación de estos canales en la membrana, lo que sería un indicador de que el canal de potasio fue el primero evolutivamente. El canal de potasio posee en su estructura un filtro de selectividad, un dominio que se asegura del paso de casi exclusivamente potasio.

- HIPOTESIS SOBRE LA SELECTIVIDAD DE LOS CANALES DE SODIO Y POTASIO

La selectividad del canal de sodio se debe a que para que se pueda atravesar las moléculas deben estar en estado hidratado. Debido a su configuración, el sodio hidratado abarca mayor número de moléculas de agua pero es más pequeño que el potasio. Debido a su volumen, el potasio hidratado no puede pasar por el canal.El canal de potasio radica su selectividad en el filtro de selectividad. Este filtro consiste en cuatro puntos de interacción que debe generar la molécula transportada para poder pasar. El potasio pierde las moléculas de agua pudiendo interactuar completamente mientras que el sodio pierde sólo dos, no pudiendo pasar.

- QUE ES EL PATH-CLAMP Y CUAL ES SU UTILIDAD EN INVESTIGACIONEl path-clamp es una técnica en la que mediante un capilar extremadamente pequeño y bajo el microscopio se succiona un pequeño fragmento de membrana. Este fragmento contiene sólo un tipo de canal lo que ha permitido el estudio de abertura y cierre de canales, permeabilidad de membrana y potenciales de reposo.

- INACTIVACION DE LOS CANALES IONICOSLa inactivación de los canales iónicos consiste en que pequeños dominios de la proteína del canal abierto bloquean el orificio que permite el paso de moléculas, por lo que se encuentra abierto pero impedido el paso de moléculas.

- INTERVENCION DE CANALES Y TRANSPORTADORES EN EL TRANSPORTE DE GLUCOSA EN LAS CELULAS INTESTINALES

En las células intestinales proximales se capta glucosa en la región epical mediante el glut 1. Luego, en el dominio basal se ingresa glucosa a los capilares mediante la acción de el glut 2.En la región distal del intestino, el transporte del glucosa se desarrolla en contra de la gradiente de concentración por lo que actúa el simportador Na-Glucosa que ingresa dos moléculas de sodio por cada de glucosa. Luego en el dominio basolateral de la célula, actúa la bomba de sodio, potasio y el Glut 2 para trasladar la molécula de glucosa al torrente sanguíneo y recuperar el balance electrolítico.

- MECANISMO DEL INTERCAMBIO OXIGENO-ANHIDRIDO CARBONICO EN LOS ERITROCITOS

En los capilares sistémicos, es decir, hay una elevada presión de C02 y baja de O2. Se permite el ingreso de CO2 que mediante la anhidrasa carbónica se transforma en ión bicarbonato que es transportada por el antitransportador HCO3-CL al plasma.En cambio, en los capilares pulmonares se desarrolla el proceso inverso, con el CO2 y se transporta O2 por difusión simple unido a la hemoglobina.

- MECANISMO DE PRODUCCION DE HCL EN EL LUMEN GASTRICO

En este proceso se permite el ingreso de Cl y salida de HC03 mediante el antiportador correspondiente en el dominio basolateral. Luego, mediante la anhidrasa carbónica el CO2 pasa a ser HCO3 y se libera mediante el antitransportador. Simultáneamente la anhidrasa carbónica libera protones que mediante la ATP asa H-K se libera el lumen, al igual que cloruro mediante canales de cloruro. Luego el exceso de potasio ingresado sale por el canal de potasio.