SEMANA 3, membrana y transporte celular .pdf

SEMANA 3, membrana y transporte celular .pdf

1. Membrana y transporte
Dra. Nilsa González Riveros
CATEDRA DE FISIOLOGIA I – UNIDA

2. Membrana plasmática

3. Membrana Celular
¿Qué organización tiene la membrana en el esquema?
Los componentes de la membrana tienen una disposición asimétrica,
es decir, cada mitad tiene una disposición diferente en cada mitad de
la membrana. La base de la membrana corresponde a la bicapa de
fosfolípidos, dentro de la cual se insertan las proteínas de membrana.
Los carbohidratos se encuentran sólo por fuera de la membrana.

4. Características
La membrana celular o plasmática, es una delgada lámina de
75 Å, sólo visible al microscopio electrónico, que envuelve a la
célula y delimita su territorio.

 Su estructura es igual en todas las células y en todos los
orgánulos citoplasmáticos, por lo que se llama membrana
unitaria. Según Singer y Nicholson (1972) es una bicapa
lipídica, asociada con moléculas de proteínas, formando la
estructura de MOSAICO FLUIDO.

 La membrana plasmática no es una estructura estática,
sus componentes tienen posibilidades de MOVIMIENTO, lo que
le proporciona una cierta fluidez permitiendo movimientos y
desplazamientos de la célula.

5. Membrana Celular
¿A qué se refiere el modelo de membrana del mosaico fluido?
Este modelo se refiere a la organización de los componentes de la
membrana celular. El carácter fluido lo proporcionan los fosfolípidos, de
manera que es una estructura que puede ser atravesada por distintos
elementos. El término mosaico se refiere a que los elementos de la
membrana no tienen una disposición rígida, ordenada, sino más bien al
azar.

6. Función

•Barrera selectivamente permeable
•Regula el intercambio de sustancias con el medio
•Se comunica e interactúa con otras células
•Responde a señales externas.
•Actúa como sitio para actividades bioquímicas
•Mantener estable el medio intracelular

7. Composición
Posee una composición
química aproximada de 52%
de proteínas, 40% de lípidos y
8% de azúcares. Esta
proporción puede variar en los
distintos tipos de membranas.
Membranas internas de
mitocondrias o cloroplastos,
con alrededor de 75% de
proteínas.
Membranas de las neuronas
con vaina de mielina, con
cerca de 70%, de lípidos.

8. Lípidos
Existen en la membrana eucariotica tres tipos de
lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos
tienen carácter anfipático; es decir, parte de la molécula
es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo
que cuando se encuentran en un medio acuoso se
orientan de forma permanente formando una bicapa
lipídica.

 Las moléculas mas abundantes en la membrana son
los fosfolípidos, que posee una cabeza polar (hidrofílica)
y dos "colas" no polares (hidrofóbicas). Los fosfolípidos
se disponen en una bicapa con sus colas hidrofóbicas
dirigidas hacia el interior quedando de esta manera
entre las cabezas hidrofílicas que delimitan la superficie
externa e interna de la membrana.

9. Fosfolípidos
La bicapa de
fosfolípidos
corresponde a
la porción
fluida de la
membrana


Fosfolípidos
Polar
group
Glycerol
Fatty acid

Fatty acid

10. Comportamiento de los fosfolípidos en
medio acuoso
Micelas
Bicapas

11. Proteínas
Son los componentes de la
membrana que desempeñan
las funciones específicas
(transporte, comunicación,
etc). Al igual que en el caso de
los lípidos , las proteínas
pueden girar alrededor de su
eje y muchas de ellas pueden
desplazarse lateralmente
(difusión lateral) por la
membrana.

12. Proteínas de membrana: Su mayoría - Glicoproteínas
–Proteinas integrales:
Están íntimamente unidas a los
lípidos suelen atravesar la bicapa
lipídica una o varias veces, por
esta razón se les llama proteínas
de transmembrana. Presentan
una importante región hidrofóbica.
No son removidas de la
membrana por tratamientos con
detergentes

Proteínas integrales
Proteínas periféricas
Proteínas periféricas:
Se localizan a un lado u otro de la
bicapa lipídica y están unidas
débilmente a las cabezas polares
de los lípidos de la membrana u a
otras proteínas integrales por
enlaces de hidrógeno. Son
fácilmente removidas con
tratamientos con detergentes.

13. Glúcidos
Se sitúan en la superficie externa de las células eucariotas por lo
que contribuyen a la ASIMETRÍA de la membrana. Estos glúcidos
son oligosacáridos unidos a los lípidos (glucolípidos), o a las
proteínas (glucoproteínas). Esta cubierta de glúcidos permite el
reconocimiento de la identidad de las células, constituyen la
cubierta celular.

14. La Fluidez de las Membranas
Depende de factores como :
La temperatura, la fluidez aumenta al aumentar
la temperatura.
La naturaleza de los lípidos, la presencia de
lípidos insaturados y de cadena corta
favorecen el aumento de fluidez; la presencia
de colesterol endurece las membranas,
reduciendo su fluidez y permeabilidad.

15. Transporte de materiales a través de las
membranas plasmáticas

16. Gradiente de Concentración
Membrana
Celular
Porción externa
Porción interna
¿En qué porción la sustancia está más concentrada?
En la porción externa de la membrana.

17. Porción externa
Membrana
Celular
Porción interna
¿En qué dirección se debe mover la sustancia para que no exista gasto energético?
La dirección es hacia el interior de la célula, es decir, a favor del gradiente
de concentración.

18. Porción externa
Membrana
Celular
Porción interna
¿De qué manera se le llama a esta forma de transporte?
Se denomina transporte pasivo, debido a que no hay gasto energético.
También puede ser llamado difusión.

19. Porción externa
Membrana
Celular
Porción interna
Si la sustancia se mueve en esta dirección, ¿a qué tipo de transporte corresponde?
En este caso el transporte se llama activo, porque es en contra del gradiente de
concentración, lo que determina que exista un gasto energético.

20. ¿Qué sustancias son capaces de moverse directamente a través de la
bicapa de fosfolípidos?
O
2
CO
2 Alcohol

¿Qué sustancias atraviesan ayudadas por proteínas de membrana?
Sustancias con
carga eléctrica
Sustancias con mayor peso
molecular

21. La membrana plasmática es una barrera de
permeabilidad selectiva entre la célula y el
medio extracelular.
La membrana celular es selectivamente
permeable a las moléculas pequeñas.
Es esencialmente impermeable a las
moléculas hidrosolubles (ej. Glucosa,
aminoácidos e iones).
La mayoría de moléculas biológicas no
difunden a través de la membrana.

Extracelular
Intracelular
21 Membrana Celular
Selectividad de la membrana plasmática

22. Sus propiedades de permeabilidad
aseguran que:
Las sustancias esenciales (glucosa,
aminoácidos y lípidos) entren a la célula
con facilidad.
Los intermediarios metabólicos
permanezcan en la célula
Los compuestos de desecho la
abandonen.
22 Membrana Celular
Permeabilidad de la membrana plasmática

23. La permeabilidad selectiva de la
membrana plasmática permite que
la célula mantenga un medio interno
constante.
23 Membrana Celular
Permeabilidad de la membrana plasmática

24. 24 Membrana Celular

25. 1.Transporte pasivo: ósmosis, difusión simple y
difusión facilitada.
2.Transporte activo: bomba iónica, endocitosis y
exocitosis.
3.Fagocitosis y pinocitosis.
25 Membrana Celular
Transporte celular

26. El primer paso es el
movimiento de la
molécula desde la
solución acuosa hacia
el interior hidrófobo de
la bicapa fosfolipídica.
La molécula se disuelve
en la bicapa
fosfolipídica y difunde a
través de ella.
Después se disuelve en
la solución acuosa al
otro lado de la
membrana.

La velocidad de
difusión relativa es
proporcional a su
gradiente de
concentración a
través de la
membrana y a su
grado de
hidrofobicidad.


Membrana Celular 26
Difusión simple

27. No se consume
energía metabólica
porque el movimiento
es a favor de la
gradiente de
concentración.

Es un proceso no
selectivo.

No se utiliza energía
del ATP.

Muy pocas son las
moléculas que
ingresan o salen de
las células, o
atraviesan las
membranas de las
organelas, sin la
ayuda de proteínas
transportadoras.

Membrana Celular 27
Difusión simple

28. Pequeñas moléculas hidrofóbicas:
O
2 CO
2 N
2 benceno
Pequeñas moléculas polares no cargadas:
H
2O etanol glicerol
Difusión simple
no hay gasto
de ATP
28 Membrana Celular

29. Importancia del transporte de Na
+
y K
+

Concentración
de iones en el
espacio
extracelular
Crenado Normal Hinchado Lisado
Solución
isotónica
Solución
hipertónica
Solución
hipotónica
Solución
muy
hipotónica
29 Membrana Celular
ósmosi
s
Glóbulo rojo

30. El transporte de moléculas es
mediante proteínas transportadoras
asociadas con la bicapa.
Existen proteínas de transporte
específico:
Transportadores (carriers): transporte
facilitado.
Canales iónicos: a favor de la gradiente
electroquímica.
Bombas iónicas: en contra de la gradiente
electroquímica.

30 Membrana Celular
Proteínas de transporte

31. El agua y la urea que
pueden difundir a
través de las bicapas
fosfolipídicas puras
aceleran su transporte
mediante proteínas
transportadoras.

31 Membrana Celular

32. La dirección del transporte es a favor
de la gradiente electroquímica.
No utiliza energía del ATP.

Interviene una proteína de membrana:
1.Proteína transportadora (carriers).
2.Proteína canal: canales iónicos, aquaporinas, porinas.

Es un proceso selectivo.
32 Membrana Celular
Difusión facilitada

33. Membrana Celular 33

34. Moléculas grandes
polares no
cargadas

Iones

Moléculas
pequeñas polares
no cargadas
Moléculas
pequeñas
hidrofóbicas
Bicapa lipídica
sintética
Requieren
proteínas
transportadoras
34 Membrana Celular

35. 1.Proteínas transportadoras (carriers)

Se unen a la molécula específica en un
lado de la membrana.
Sufren un cambio conformacional.
Liberan a la molécula al otro lado de la
membrana.
No utiliza energía del ATP.
Se transportan : azúcares,
aminoácidos y nucleósidos
35 Membrana Celular
Difusión facilitada

36. Transportadores (carriers)
Uniporte Simporte Antiporte
Citosol
Líquido
extracelular
Transporte acoplado
Cotransporte
36 Membrana Celular

37. 2.Proteínas canal
Forman “poros” en la membrana,
permitiendo a las moléculas de pequeño
tamaño y con carga apropiada pasar
libremente a través de la bicapa.
No utilizan energía del ATP.
Se saturan.
Tipos:
Canales iónicos
Aquaporinas
Porinas
37 Membrana Celular
Difusión facilitada

38. Canales iónicos
Son altamente selectivos debido al estrecho
poro del canal que restringe el paso sólo a
iones de carga y tamaño específico.
Se abren en respuesta a estímulos
específicos.
No se encuentran permanentemente abiertos.
No utilizan energía del ATP.

38 Membrana Celular
Difusión facilitada

39. Canales iónicos
El flujo de los iones a través de la membrana
depende de que se forme un gradiente iónico
a través de los canales de membrana
plasmática.

El transporte es extremadamente rápido.

Más de un millón de iones por segundo puede fluir
a través de ellos (10
7
-10
8
iones/seg).

Es una velocidad de flujo aproximadamente 1000
veces mayor que una proteína transportadora
(carrier).

39 Membrana Celular
Difusión facilitada

40. Los canales iónicos son proteínas
transmembrana.
Son específicos para cada ión.
40 Membrana Celular

41. Canales iónicos

1.Regulados por ligando:
Se abren en respuesta a la unión con
neurotransmisores u otras moléculas señal.

2.Regulados por cambios de voltaje
(Voltaje-gated ion channel):
Se abren en respuesta a variaciones en el
potencial eléctrico a través de la membrana
celular.


41 Membrana Celular
Difusión facilitada

42. 1.Canales iónicos regulados por
ligando:
La unión ligando-receptor genera un
cambio conformacional en la molécula
canal.
Se abre el poro acuoso.
Ocurre un flujo de iones específicos
siguiendo la gradiente del ión a través de
la membrana.

42 Membrana Celular
Difusión facilitada

43. 43 Membrana Celular

44. 2.Canales iónicos abiertos por cambio
de voltaje (voltaje-gated ion channel).

Los canales de K
+
, Na
+
y Ca
++
regulados por
voltaje pertenecen a una gran familia de proteínas
relacionadas.
Los canales están formados por subunidades que
contienen hélices-alfa transmembrana.

44 Membrana Celular
Difusión facilitada

45. 45 Membrana Celular

46. 1.El flujo neto de las moléculas por
difusión facilitada, por proteínas
transportadoras y canales iónicos
siempre es energéticamente
favorable al gradiente
electroquímico.
2.La célula requiere transportar
moléculas contra gradiente para
mantener su medio interno.
3.El transporte activo utiliza la
energía liberada por hidrólisis
del ATP acoplada a bombas
iónicas.
46 Membrana Celular
Transporte activo

47. Bombas iónicas:

ATPasa de Na
+
/K
+
Membrana celular.

ATPasa de Ca
++
Membrana del retículo sarcoplásmático (músculo).
Membrana del retículo endoplásmático liso.
Membrana celular.

ATPasa de H
+
Membrana lisosomal.
Endosomas.
Vacuolas vegetales.
47 Membrana Celular
Transporte activo

48. ATPasa Na
+
/ K
+
48 Membrana Celular

49. Endocitosis.

El material que se va a
introducir es rodeado por una
porción de membrana
plasmática.
Esta porción luego se
invagina para formar una
vesícula que contiene el
material ingerido.
Participa el citoesqueleto
de la célula.
Hay gasto de ATP.
49 Membrana Celular
Transporte activo

50. Endocitosis- tipos:

1.Fagocitosis
2.Pinocitosis
3.Endocitosis mediada por receptor

50 Membrana Celular
Transporte activo

51. Rizo
Macropinosoma
Fagosoma
Receptosoma
Endocitosis
mediada por
receptor
Hoyo
cubierto
por
clatrina
Pinocitosis Fagocitosis
51 Membrana Celular
Transporte activo

52. Membrana Celular 52

53. Endocitosis

Fagocitosis:
Las células engullen
partículas grandes
como bacterias,
desechos celulares, o
incluso células intactas.

La unión de las
partículas a unos
receptores sobre la
superficie de la célula
fagocítica dispara la
extensión de
pseudópodos.
53 Membrana Celular
Transporte activo

54. Endocitosis

Fagocitosis:
•Los pseudópodos rodean la partícula y
sus membranas se funden para formar
una vesícula intracelular (> 0,25 m de
diámetro) llamada fagosoma.
•Los fagosomas se fusionan con los
lisosomas: fagolisosomas, donde el
material es digerido.
•Es un proceso especializado de las
células fagocíticas.
54 Membrana Celular
Transporte activo

55. Endocitosis

Pinocitosis:
Las células pueden ingresar fluidos
mediante este mecanismo.
Se forma una proyección de la
membrana conocida como “rizo”
incorporando un volumen de líquido
extracelular.
La proyección de membrana se
fusiona con la membrana celular.
55 Membrana Celular
Transporte activo

56. Endocitosis.

Pinocitosis:

Se forma la vesícula
pinocítica.
Diámetro 0,15 - 5,0
m.
Es un proceso común
entre las células
eucariotes.
56 Membrana Celular
Transporte activo

57. Endocitosis Mediada por receptor
57 Membrana Celular
Transporte activo

58. Endocitosis mediada por
receptor.
Es un mecanismo selectivo de
ingreso de moléculas a la célula.
Las macromoléculas a introducirse
se unen a receptores específicos de
la superficie celular.
Estos receptores se acumulan en
regiones especializadas con la
participación del citoesqueleto
celular.
58 Membrana Celular
Transporte activo

59. Endocitosis mediada por receptor:
Se forman los Hoyos cubiertos de
clatrina por invaginación de la
membrana.
Se liberan vesículas revestidas por
clatrina que contiene los receptores y
sus macromoléculas unidas.
Las vesículas revestidas por clatrina se
fusionan con endosomas tempranos y el
contenido es distribuido:
Hacia los lisosomas o
Son reciclados a la membrana
plasmática.

59 Membrana Celular
Transporte activo

60. 60 Membrana Celular

61. Exocitosis

Mecanismo opuesto a la endocitosis.
Una vesícula exocítica se fusiona con la
membrana celular.
Se libera el contenido al extracelular.
La membrana de la vesícula es incorporada
a la membrana celular.
Participa en este proceso el citoesqueleto.
Se requiere energía del ATP.
61 Membrana Celular
Transporte activo

62. El transporte de moléculas intracelulares de
una organela a otra es mediante vesículas.
Gemación: formación de la vesícula.
Transporte vesicular: participa el citoesqueleto.
Fusión: de la vesícula a la membrana blanco.
62 Membrana Celular
Transporte activo

63. Transcitosis:
Una molécula puede
ser transportada a
través de una célula
sin sufrir mayores
modificaciones y
liberada al
extracelular.
USMP-BCM Amanzo 63 Membrana Celular
Transporte activo

64. Membrana Celular 64

65. Transporte a través de membrana celular
65 Membrana Celular

66. Difusión de solvente (agua): Osmosis.
Explica en qué caso la célula está en
un medio hipotónico, hipertónico e
isotónico.
Explica cómo se denomina el
fenómeno en el caso de una célula
animal.
En el primer caso de la derecha la célula
está en un medio isotónico debido a que
no hay cambio en el volumen celular. En
el caso del medio la célula está en un
medio hipertónico, ya que la célula
disminuye su volumen por pérdida de
agua. Y en el caso de la derecha la célula
está en un medio hipotónico porque el
volumen celular aumenta.
Cuando la célula disminuye su volumen en un medio hipertónico se denomina crenación y
cuando aumenta en un medio hipotónico se conoce como citólisis.

67. Transporte Pasivo. Difusión Simple
 Son los movimientos que realizan al azar moléculas o
iónes, debido a la energía cinética que poseen, cuando existe un
gradiente de concentración (hasta igualar concentraciones).

 Sustancias de pequeño peso molecular atraviesan la
membrana celular por difusión, disolviendose en la capa de
fosfolípidos. Ej. agua, oxígeno, dióxido de carbono, esteroides,
vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes

 Sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana
plasmática por difusión. Emplean los canales constituídos por
proteínas integrales llenas de agua. Ej. Na+, K+, HCO3, Ca++,
etc.

68. ¿Qué proceso de transporte es el que se representa?
¿Qué sustancias se movilizan a través de este mecanismo?
Difusión facilitada, debido a que el proceso de transporte ocurre a favor del
gradiente de concentración y a través de una proteína de membrana que
funciona como carrier o transportador
Sustancias de mayor peso molecular, tales como la glucosa, aminoácidos y
que no pueden ser transportados directamente por la bicapa de fosfolípidos.
Difusión facilitada

69. Transporte activo
Migración de un soluto en
contra de su gradiente,
con la participación de una
proteína transportadora y con
un gasto de Energía
Metabólica (ATP) o de Energía
Electroquímica.

70. Transporte activo Bomba sodio - potasio

71. Gasto de Energía Metabólica
(ATP) o de Energía
Electroquímica)?


X
Participación de Una
Proteína Transportadora?

Migración del Soluto a favor
de su gradiente (De Mayor a
Menor Concentración)?
Tipos de Migración
de solutos a través
de la Membrana.

Marque cada casilla con
una X o con  .

Señale las conclusiones
del caso para la:
Difusión Simple
Difusión Facilitada
Transporte Activo
Sistemas de Migración Transmembrana de Solutos a nivel Celular
 
 
X
X X X 

72. Según la figura adjunta explique cuales son los tipos de trasportes de
membrana utilizados para la Glucosa, el sodio y el potasio.
Ejercicio