Dra Jessica Matute

Transportes de Membrana

Es una estructura delgada y elástica.

Es una barrera semipermeable y selectiva para las moléculas que ingresan o salen de la célula

También denominada membrana plasmática o plasmalema

Es una bicapa lipídica que delimita todas las células.

MEMBRANA CELULAR

BARRERA LIPÍDICA.

Está conformada por una bicapa lipídica, a lo largo de esta lámina se intercambian grandes moléculas de proteínas moleculares. La estructura de esta bicapa lipídica son moléculas de Fosfolípidos. Una parte de cada una de las moléculas de fosfolípidos es hidrosoluble o hidrofílica, mientras que la otra porción es soluble en grasas o hidrofóbica.

Porción Hidrofóbica: Esta compuesta por ácidos grasos (lípidos). Son repelidas por el agua, pero se atraen mutuamente entre sí, por lo que tienen una tendencia natural a alinearse unas al lado de otras en el centro de la membrana.

Porción Hidrofílica: Es la porción fosfato de los fosfolípidos y cubren las dos superficies en contacto con el agua circundante.

La bicapa lipídica de la membrana es una barrera fundamental impermeable a las sustancias habitualmente hidrosolubles como los iones, la glucosa y la urea; por otro lado, las sustancias solubles en grasa, como el oxígeno, el dióxido de carbono y el alcohol, pueden atravesar la membrana con facilidad.

MEMBRANA CELULAR

Existen 2 tipos de proteínas: las proteínas integrales y las periféricas, muchas de las cuales son glucoproteínas.

Proteínas Integrales: Proporcionan canales estructurales (poros) a través de los cuales pueden difundir las

sustancias hidrosolubles, en especial los iones, entre los líquidos extracelular e intracelular.

Estos canales proteicos tienen además propiedades selectivas que determinan la difusión preferente de unas sustancias sobre otras.

Otras proteínas integrales actúan como proteínas transportadoras para llevar sustancias en sentido opuesto a su sentido natural de difusión, lo cual se denomina "transporte activo".

Otras actúan como enzimas

Proteínas Periféricas:

Estas proteínas se encuentran siempre o casi siempre en la cara en la cara interna de la membrana y habitualmente están ancladas a una de las proteínas integrales. Estas proteínas periféricas funcionan casi exclusivamente como enzimas o como otro tipo de reguladores de la función intracelular.

MEMBRANA CELULAR

Funciones Membrana Celular Delimita y protege las células

Es una barrera selectivamente permeable, ya que impide el libre intercambio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo proporcionan el medio para comunicar un espacio con otro

Permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente de concentración

Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc.

Es la facilidad de las moléculas para atravesarla.

Esto depende principalmente de la carga eléctrica y, en menor medida, de la masa molar de la molécula. Moléculas pequeñas o con carga eléctrica neutra pasan la membrana más fácilmente que elementos cargados eléctricamente y moléculas grandes.

La permeabilidad depende de los siguientes factores:

Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares).

Tamaño: Sólo un pequeño número de moléculas polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.

Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.

Membrana Celular: Permeabilidad

El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana plasmática.

El proceso de transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también sustancias que sintetiza como hormonas y además, es la forma en que adquiere nutrientes del medio externo, gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias.

TRANSPORTES DE MEMBRANAS

Por la selectividad de membrana, una característica de las membranas celulares que permite la permeabilidad de ciertas sustancias pero no de otras.

Los movimientos de casi todos los solutos a través de la membrana están mediados por proteínas transportadoras de membrana, más o menos especializadas en el transporte de moléculas concretas.

Termodinámicamente, el flujo de sustancias de un compartimiento a otro puede realizarse a favor o en contra de un gradiente, ya sea de concentración, o electroquímico.

Si el intercambio de sustancias se realiza a favor del gradiente, esto es, en el sentido de los potenciales decrecientes, el requerimiento de energía externo al sistema es nulo; si, en cambio, el transporte se hace en contra del gradiente, se requiere el aporte de energía

Transporte de Membrana

TRANSPORTES DE MEMBRANAS

TRANSPORTES DE MEMBRANAS

Transporte Pasivo

Transporte Pasivo

El transporte pasivo permite el paso de moléculas a través de la membrana plasmática sin que la célula gaste energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica.

El transporte de sustancias se realizan mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales.

Hay cuatro mecanismos de transporte pasivo:

Ósmosis:

Difusión simple

Difusión facilitada

Osmosis La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo

las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana.

El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay menor concentración de soluto al de mayor concentración para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipidica.

La función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía.

Difusión Simple

Significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana.

La difusión es siempre a favor de un gradiente de concentración.

Esto limita la máxima concentración posible en el interior de la célula (o en el exterior si se trata de un producto de desecho).

La efectividad de la difusión está limitada por la velocidad de difusión de la molécula.

Por lo tanto si bien la difusión es un mecanismo de transporte suficientemente efectivo para algunas moléculas (por ejemplo el agua), la célula debe utilizar otros mecanismos de transporte para sus necesidades.

Difusión Simple/Tipos:

Difusión simple a través de canales .Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na.+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.

Difusión simple a través de la bicapa .Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis.

Difusión Facilitada Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de

los canales de la membrana y demasiado hidrofílicos para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos y colesterol. Tal es el caso de la fructuosa y algunos otros monosacáridos.

Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora.

En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior → interior favorece la difusión de la glucosa.

Difusión FacilitadaLa difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana.

Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana.

De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.

Transporte Activo

El transporte ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético

En el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de "bombas", y que se encuentran en la membrana celular, cuya función es permitir el ingreso de la sustancia al interior o exterior de la célula.

La célula utiliza transporte activo en tres situaciones:

cuando una partícula va en contra del gradiente de concentración.

cuando las partículas necesitan la ayuda en la membrana porque son selectivamente impermeables.

cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.

Transporte Activo

Transporte Activo El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en

dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración (Gradiente químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electro-químico), es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado.

Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía.

Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:

Uniportadores: son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.

Antiportadores: incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.

Simportadores: son proteínas que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H+).

Transporte Activo Primario La energía derivada del ATP o de algún fosfato de alta energía, directamente empuja

a la sustancia para que se cruce la membrana modificando la forma de al proteínas de transporte (bomba) de la membrana

Bomba de sodio y potasio

Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de ATP y es la encargada de transportar 2 iones de potasio que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea 3 iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que químicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas.

El resultado es ingreso de 2 iones de potasio (Ingreso de 2 cargas positivas) y regreso de 3 iones de sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como resultado una perdida de la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al medio extra celular".

O Cotransporte.

Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del intestino delgado).

Por consiguiente, estos iones tienen tendencia a entrar de la célula a través de los poros y esta energía potencial es aprovechada para que otras moléculas, como la glucosa y los aminoácidos, puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentración.

Tal transporte puede ser en la misma dirección (simporte) o en direcciones contrarias (antiporte).

Transporte Activo Secundario

Transporte Masa Molecular Mayor

Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por dos mecanismos:

Los mecanismos ya mencionados, no permiten el ingreso de grandes moléculas como proteínas o polisacáridos, es por esto que existen otros mecanismos de transporte que si lo hacen como la endocitosis y exocitosis.

La endocitosis y la exocitosis, consideran una participación activa de la membrana, ya sea cuando se incorporan o eliminan grandes moléculas, necesitan de un aporte energético en forma de ATP.

Transporte en Masa

Es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se incorpora al citoplasma.

Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.

Existen tres procesos:

Fagocitosis

Pinocitosis:

Endocitosis mediante un receptor

Endocitosis

Fagocitosis: en este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana y el citosolllamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodosse fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. EJ: Los glóbulos blancos

Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar son gotitas de líquido extracelular. No es selectiva. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesicula vuelve a la superficie de la célula.

Endocitosis mediante un receptor : este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Una vez formada la vesícula endocítica está se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor. EJ: Ligandos son hormonas, anticuerpos, lipoproteinas

Endocitosis

La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido.

La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en la función endocrina.

También interviene la exocitosis encargada de la secreción de un neurotransmisor a la brecha sináptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas.

Exocitosis