Transporte en membranas

Dra. Silvina Gayol Dr. Rodrigo Astete

Difusin

Paso de un soluto desde una zona de alta concentracin hacia una zona de baja concentracin debido al movimiento trmico independiente y direccionalmente catico de las molculas de soluto y las de solvente

Permeabilidad Difusin simple o pasivaa travs de la membrana plasmtica semipermeable. La velocidad de difusin es proporcional al gradiente de concentracin de la molcula (electrolitos y no electrolitos) a ambos lados de la membrana a su hidrofobicidad, su tamao y del gradiente elctrico (electrolitos) Agregar mono alberts Proteinas funcionesmembranaDIAPO2 Escala de permeabilidad

Gradiente qumicoPaso de un soluto no electrolito a travs de una membrana permeable desde una zona de alta concentracin hacia una zona de baja concentracin.

Gradiente electroqumicoPaso de un electrolito a travs de una membrana permeable dictado por el gradiente qumico y el gradiente elctrico (gradiente electroqumico).

Transporte pasivo:Transporte de un soluto a travs de la membrana bajo su gradiente de concentracin o su gradiente electroqumico, usando la energa almacenada en el gradiente.3

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CAMBIAR

Gradiente electroqumicoLa influencia combinada de una diferencia de concentracin de un in en los dos lados de la membrana y la diferencia de la carga elctrica a travs de la membrana (potencial de membrana). Esto produce una fuerza conductora que causa que el in se mueva a travs de la membrana.

Mayor Concentracin (potencial elctrico) Solutos

Menor Concentracin (potencial elctrico)

Distintas velocidades de flujo

Bombas

Canal inico

Transportadores Hay tres clases de sistemas de transporte. Simporte y antiporte son co-trasnportadores

Difusin facilitadaUniportadorLa difusin facilitada es ms rpida que la difusin pasiva, la molcula no est en contacto con los lpidos al atravesar la membrana, es especfica, y saturable.

Difusin facilitadaCaptacin celular de la glucosa mediada por un transportador especfico (GLUT) Mejor ejemplo Alberts

Bomba impulsada por luz.

OsmosisEl agua se mueve por osmosis a travs de la membrana desde una solucin de baja concentracin de solutos a una de alta concentracin de solutosLa solucin no sube cuando la altura de la columna iguala a la presin osmtica.La solucin salina sube

Solucin salina al 3% Membrana selectivamente permeable

Agua destilada

OsmosisSolucin hiperosmtica Solucin isosmtica Solucin hiposmtica Mecanismos celulares para evitar la ruptura celular por la entada de agua

El sistema de osmoticidad se refiere a las presiones osmticas relativas de las soluciones que separa la membrana plasmtica. El sistema de tonicidad se refiere a los efectos de estas soluciones sobre el volumen celular.

Presin osmticaSustancias cargadas son solubles en agua (puentes de hidrgeno). Cuando un soluto polar es adicionado a la solucin a un lado de la membrana las molculas de agua que estn libres difunden a travs de la membrana para rodear al soluto. El soluto reduce las molculas de agua a un lado de la membrana

Hiperosmtica

Hiposmtica

Transporte activoHay dos tipos de transporte activo. El trasporte activo primario, requiere de ATP. El transporte activo secundario, utiliza el gradiente de un in (X) establecido por el transporte activo primario.

Transporte activoMovimiento de molculas que cruzan una membrana u otra barrera en contra de su gradiente, y que son conducidos por la energa aportada por la molcula de ATP

Transporte activoLas bombas generan y mantienen gradientes inicos a travs de la membrana

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Antiporte Transporte activo secundario

Trasportadores (Intercambiadores)

Simporte Transporte activo secundario Antiporte Difusin faciltada

Transporte acoplado (transporte activo secundario)K+

Na+

Glucosa

El sistema usa la energa del gradiente electroqumico del Na+ para movilizar un soluto en contra de su gradiente

Transporte acopladoSimportador

Glucosa en contra de su gradiente

Transporte acoplado (transporte activo secundario)

Transporte transepitelialLa bomba Na+/K+ genera un gradiente de Na+ y K+ en la membrana basolateral. La salida de iones K+ genera un potencial de membrana negativo. Tanto el gradiente de concentracin de Na+ y el potencial de membrana son usador para conducir la captacin de glucosa desde el lumen intestinal por un simporte 2 Na+/1 glucosa localizado en la membrana apical. La glucosa deja la clula por un uniporter localizado en la membrana basolateral.

+2 CaK+ X-

Na+Cl-

Cl-

K+

Ca+2

Na+

X-

Canales de iones.Existe una gran diversidad de canales inicos. Estas protenas permiten el paso con cierta especificidad de iones de un lado de la membrana a otro de acuerdo a su gradiente electroqumico. Se distinguen de los transportadores en: Mayor velocidad de flujo Normalmente no son saturables Se abren en respuesta a un evento celular.

Canales de iones.

Canales de iones.

Canal activado por ligando.

Canal activado mecnicamente.

Potencial de membrana en reposo

La membrana es impermeable a los iones en la solucin. No hay generacin de un potencial elctrico al conectar ambas soluciones

Potencial de membrana en reposoLa membrana es permeable al Na+ y difunde por canales inicos llevando a una separacin de cargas a travs de la membrana. Se genera una condicin de equilibrio para este catin.

Potencial de membrana en reposo

En el equilibrio no hay un movimiento neto de los iones permeables

Potencial de membrana en reposo

En las clulas animales, el potencial de membrana es generado principalmente por el movimiento de los iones K+ citoslicos al medio externo a travs de los canales de K+ en reposo. Se genera un potencial elctrico NEGATIVO al interior de 50-70 mV.

Proceso Procesos pasivos Difusin

Paso a travs de la membrana

Como trabaja

Ejemplo

Directa

Movimiento molecular aleatorio que provoca la migracin neta de las molculas hacia una regin de baja concentracin Las molculas se unen a la protena transportadora en la membrana y es transportada; el movimiento neto es hacia la regin de ms baja concentracin Difusin de agua a travs de membranas diferencialmente permeables

Movimiento de oxgeno en la clulas

Difusin facilitada

Transportador

Movimiento de glucosa en las clulas

Osmosis

Directa

Movimiento de agua en las clulas llevadas a una solucin hipotnica

Procesos activos Transporte activo Bomba Na+/K+ Protena transportadora La bomba requiere energa para sacar Na+ en contra de su gradiente de concentracin La bomba requiere de energa para sacar protones en contra de su gradiente de concentracin Captacin acoplada de glucosa en las clulas en contra de su gradiente de concentracin Generacin quimiosmtica de ATP

Bomba de protones

Protena transportadora

Propagacin de potenciales de accin

Propagacin de potenciales de accinLos potenciales de accin son variaciones transitorias en el potencial de membrana. Estas variaciones son producidas por la activacin coordinada espacial y temporalmente de canales inicos.

Propagacin de potenciales de accinEn las neuronas en reposo los canales de K+ (generadores del potencial en reposo) estn abiertos pero los de Na+ estn cerrados. La apertura de los canales de Na+ permite un influjo de Na+ para causar una reversin del potencial de membrana.

Propagacin de potenciales de accin

Los canales de iones son las entidades moleculares responsables del potencial de accin.Canales de Na+ Abiertos 30 mV Canales de K+ Inactivos 0 mV Canales de K+ Cerrados Ms canales de Na+ Abiertos Canales de Na+ Inactivos Canales de K+ Abiertos

-70 mV

Canales de Na+ Cerrados

Canales de K+ Cerrados

Canales de Na+ Cerrados

Conformaciones moleculares en canales de iones.

Propagacin de potenciales de accinEventos moleculares en la propagacin unidireccional del potencial de accin. La apertura de los canales de sodio por un estmulo invierte la polaridad de la membrana. A medida que el potencial viaja este deja un rastro de canales de sodio inactivados, los cuales no pueden ser activados inmediatamente.

Propagacin de potenciales de accin

Cada regin de la membrana es refractaria (inactiva) por una pocos milisegundos despus que un potencial de accin a pasado

Cerrado

Abierto

Inactivo

Propagacin de potenciales de accinConduccin saltatoriaLos axones con vaina de mielina, y la localizacin especfica de canales de Na+ en los nodos genera un potencial de accin que salta de nodo a nodo a lo largo del axn.

La activacin secuencial de canales inicos en la unin neuromuscular lleva a la contraccin muscular