Transporte a traves de la membrana

1. Unidad 6: Fisiología Celular

2. La regulación del intercambio de sustancias ocurre a nivel de la célula individual y es realizado por la membrana celular La membrana celular regula el paso de materiales hacia dentro y fuera de la célula, una función que hace posible que la célula mantenga su integridad estructural y funcional Esta regulación depende de interacciones entre la membrana y los materiales que pasan a través de ella Cómo entran y salen sustancias de la célula

3. ¿Cómo entran y salen sustancias de la célula? El intercambio de sustancias que se da a través de las membranas ocurre en general en medio acuoso, en un medio fluido ¿y qué es un fluido? Un fluido es cualquier sustancia en estado líquido o gaseoso que puede moverse o cambiar de forma en respuesta a fuerzas externas sin romperse

4. ¿Cómo entran y salen sustancias de la célula? Esa concentración va a ser diferente a un lado y al otro de la membrana lo que va a generar un gradiente ¡ ¿Y que es un gradiente?! Este intercambio en medio acuoso va a estar determinado por l a concentración de la sustancia que es el número de moléculas en una unidad de volumen determinada

5. I ndica cuál es la dirección en la que cambia mas rápidamente la concentración y el potencial eléctrico de una solución no homogénea Las partículas se van a mover desde donde esa sustancia se encuentra mas concentrada hacia donde está mas diluida y desde donde tiene mayor potencial eléctrico hacia donde tiene menor potencial eléctrico G radiente Es la diferencia de concentración de soluto que existe entre dos soluciones o medios

6. El movimiento por las membranas ocurre tanto por transporte pasivo como por transporte que requiere energía, activo Moléculas hidrofóbicas Pequeñas moléculas polares Moléculas polares grandes Moléculas cargadas Etanol Transporte Pasivo Transporte Activo

7. Transporte Activo No pueden pasar a favor del gradiente Transporte Pasivo Pasan a favor del gradiente Gasto de Energía

8. Transporte pasivo Las sustancias se mueven a favor del gradiente de concentración, carga eléctrica o presión Sin gasto de energía Los gradientes ofrecen la energía potencial para efectuar el movimiento y controlan la dirección La membrana plasmática actúa como un filtro regulando las moléculas que pueden cruzar, influyendo en la frecuencia y en la velocidad del movimiento, pero no en la dirección Transporte Activo Las sustancias se mueven en contra del gradiente de concentración, carga eléctrica o presión Requiere energía Los transportadores de la membrana plasmática controlan la dirección del movimiento utilizando energía química a partir del metabolismo celular para originar el movimiento en contra de los gradientes

9. Energía

10. Flujo global: es el movimiento general, en grupo, de las moléculas de agua y solutos disueltos Transporte Pasivo: movimiento a favor de los gradientes de concentración El agua y los solutos se encuentran entre las principales sustancias que entran y salen de las células

11. Transporte Pasivo: movimiento a favor de los gradientes de concentración La difusión implica el movimiento al azar de particulas y resulta en el movimiento neto a favor de un gradiente de concentración Este proceso es más eficiente cuando la superficie es mayor con relación al volumen, cuando la distancia implicada es corta y cuando el gradiente de concentración es pronunciado

12. Transporte Pasivo Difusión simple Es el proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía Se encuentra determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana El agua, los gases, las moléculas solubles en lípidos y las moléculas pequeñas y polares difunden a través de la capa de fosfolípidos La velocidad de difusión simple es función del gradiente de concentración, del tamaño de la molécula y de qué tan fácilmente se disuelva en los lípidos (su liposolubilidad )

13. Difusión simple

14. Osmosis Es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable, permite el paso de agua, pero que impide el movimiento de la mayoría de los solutos La ósmosis da como resultado la transferencia neta de agua de una solución que tiene un potencial hídrico mayor a una solución que tiene un potencial hídrico menor Transporte Pasivo La difusión del agua se ve afectada por la concentración de soluto disuelto en ella, es cuantitativa

15. Solución: una mezcla homogénea formada por un disolvente y por uno o varios solutos Isotónico : dos o más soluciones que tienen el mismo número de partículas disueltas por unidad de volumen y, por lo tanto, el mismo potencial hídrico Hipotónico : es aquella solución que tiene menor concentración de soluto de dos o mas soluciones Hipertonica : es aquella solución que tiene mayor concentración de soluto de dos o mas soluciones

16. Osmosis Isotónico Hipertónico Hipotónico

17. Difusión facilitada: Transporte mediado por proteínas de membrana Las membranas celulares en cuyo interior confluyen las colas hidrofóbicas de las moléculas de lípidos son una barrera formidable para los iones y la mayoría de las moléculas hidrofílicas El transporte de sustancias hidrofílicas o cargadas, depende de proteínas integrales de membrana que actúan como transportadores, transfiriendo a las moléculas hacia uno y otro lado de la membrana sin que entren en contacto con su interior hidrofóbico Se pueden distinguir dos tipos principales de proteínas de transporte: las llamadas proteínas transportadoras o “ carrier ” y las proteínas formadoras de canales

18. Las proteínas “ carrier ” que se encuentran en la membrana plasmática o en la membrana que rodea a las organelas son altamente selectivas Lo que determina qué molécula puede transportar es la estructura de la proteína Difusión facilitada: Transporte mediado por proteínas de membrana

19. Difusión facilitada: Transporte mediado por proteínas de membrana Uniporte : un soluto en particular se mueve directamente a través de la membrana en una dirección

20. Difusión facilitada: Transporte mediado por proteínas de membrana Simporte dos solutos diferentes se mueven a través de la membrana, simultáneamente y en el mismo sentido El gradiente de concentración de uno de los solutos transportados, impulsa el transporte del otro Cotransporte de iones Na + a favor de su gradiente impulsa el cotransporte de moléculas de glucosa

21. Difusión facilitada: Transporte mediado por proteínas de membrana Antiporte : dos solutos diferentes se mueven a través de la membrana, simultánea o secuencialmente en sentidos opuestos La bomba Na +-K+ es un ejemplo de antiporte

22. Las proteínas que forman canales no se unen al soluto, forman poros hidrofílicos que atraviesan la membrana permitiendo exclusivamente el pasaje de iones (canales iónicos) El tipo de ion se selecciona de acuerdo al tamaño y a la carga Los canales iónicos se encuentran generalmente cerrados que impide el pasaje indiscriminado de iones por el poro Los canales pueden abrirse como respuesta a distintos tipos de estímulos, permitiendo el pasaje de un ion específico a través de la membrana Difusión facilitada: Transporte mediado por canales

23. Transporte Activo: movimiento a través de la membrana que requiere energía Ocurre contra gradientes de concentración y con gasto de energía Nutrientes que están menos concentrados en el ambiente que en el citoplasma de la célula Iones de sodio y calcio en las células del cerebro, se deben mantener en concentraciones más bajas dentro de las células que en el fluido extracelular Para deshacerse de sustancias como bacterias o proteínas grandes, que son demasiado grandes para difundirse por una membrana, independientemente de los gradientes de concentración

24. Transporte Activo: movimiento a través de la membrana que requiere energía En el transporte activo, las proteínas de membrana utilizan energía celular para pasar moléculas individuales al otro lado de la membrana plasmática en contra de sus gradientes de concentración Las proteínas de transporte activo atraviesan la membrana y tienen dos sitios activos: Un sitio activo reconoce una molécula en particular, digamos un ión de sodio y se une a él El segundo sitio se une a una molécula portadora de energía, generalmente el ATP

25. El ATP cede energía a la proteína, haciendo que ésta cambie de forma y mueva al ión a través de la membrana Las proteínas de transporte activo con frecuencia reciben el nombre de bombas Las bombas de la membrana plasmática son vitales en la absorción de minerales en los intestinos y para mantener los gradientes de concentración en las neuronas Transporte Activo: movimiento a través de la membrana que requiere energía

26. Transporte Activo: movimiento a través de la membrana que requiere energía Bomba sodio-potasio a. Un ion Na proveniente del citoplasma se une a la proteína de transporte b. Esto ocurre con gasto de energía proveniente del ATP, que se hidroliza y une un grupo fosfato(P) a la proteína, liberándose ADP( difosfato de adenosina)

27. Bomba sodio-potasio c. Un cambio en la conformación de la proteína que hace que el sodio( Na ) sea liberado afuera de la célula. d. Un ion K en el espacio extracelular se inserta en la proteína de transporte, que en esta conformación tiene mas afinidad por el K que por el Na

28. Bomba sodio-potasio e. La unión del K libera el grupo fosfato, esto induce un cambio de conformación y el ion K es liberado en el citoplasma

29. Bomba sodio-potasio

30. Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celular Absorción y reabsorción de moléculas Potencial eléctrico de membrana Transducción de señales Bomba sodio-potasio

31. Transporte mediado por vesículas Ocurre cuando la célula tiene que introducir o expulsar macromoléculas o partículas grandes Endocitosis La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas Se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores, formando una vesícula se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma , luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular

32. Endocitosis

33. Endocitosis

34. T res tipos de endocitosis a- Fagocitosis : el contacto entre la membrana plasmática y una partícula sólida induce la formación de prolongaciones celulares que envuelven la partícula, englobándola en una vacuola Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vacuola y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vacuola Endocitosis

35. Citoplasma Digestión enzimatica Citoplasma

36. b- Pinocitosis : ocurre cuando la membrana celular se invagina, formando una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula U na parte muy pequeña de membrana plasmática se hunde, y el contenido del fluido extracelular se introduce en el citoplasma, mediante una pequeña vesícula Endocitosis

37. c- Endocitosis mediada por receptor : las sustancias que serán transportadas al interior de la célula se unen a los receptores específicos presentes en la membrana plasmática Los receptores se encuentran concentrados en zonas particulares de la membrana(depresiones) o se agrupan después de haberse unido a las moléculas que serán transportadas Endocitosis Cuando las depresiones están llenas de receptores con sus moléculas específicas unidas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula

38. La célula puede captar ciertas más eficientemente por medio de la endocitosis mediada por receptor. La mayor parte de las membranas plasmáticas cuenta con muchos receptores proteicos en sus superficies externas, cada uno con un sitio de unión para una molécula de nutriente en particular Endocitosis Endocitosis mediada por receptor

39. (del griego “fuera de la célula”) Es utilizada por parte de las células para deshacerse de materiales no deseados, productos de desecho de la digestión o para secretar materiales Durante la exocitosis , una vesícula creada por el aparato de Golgi se mueve hacia la superficie celular Una vez allí, la membrana de la vesícula se fusiona con la membrana plasmática La vesícula se abre al fluido extracelular y su contenido se difunde hacia fuera Exocitosis

40. Exocitosis