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FISIOLOGÍA 1 TRABAJO DE INVESTIGACIÓN N°2 TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LAS MEMBRANAS CELULARES, POTENCIALES DE MEMBRANA Y POTENCIALE DE ACCION NOMBRE: Jadson Moisés Vieira Poñé GRUPO: “E “ 1 CODIGO: 82733 PREGUNTAS 1) ¿QUÉ CARACTERÍSTICAS TIENE LA MEMBRANA CELULAR? La estructura de la membrana celular está dada por una bicapa lipídica que evita el desplazamiento de la mayoría de las sustancias hidrosolubles 2) ¿A QUÉ SE DENOMINA DIFUSIÓN Y CUAL ES SU ENERGÍA CAUSANTE? Al movimiento continuo de las moléculas entre sí en los líquidos o los gases 3) ¿CUÁLES SON LOS DOS TIPOS DE DIFUSIÓN QUE SE REALIZAN A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR? Difusión simples y difusion facilitada 4) ¿CUÁLES SON LAS DOS VÍAS POR LAS QUE SE PUEDE PRODUCIR LA DIFUSIÓN SIMPLE? Por los intersticios de la doble capa de lípidos , Atravesando los canales hídricos de las proteínas de transporte 5) ¿QUE FUNCIÓN TIENEN LAS PUERTAS DE LOS CANALES DE LAS PROTEÍNAS? Ayuda al paso de las moléculas o los iones a través de la membrana mediante su unión química. 6) ¿QUE FACTORES AFECTAN LA PERMEABILIDAD DE LA MEMBRANA CELULAR? • Espesor • Liposolubilidad • #De canales • Temperatura • Peso molecular 7) ¿CUÁLES SON LOS DOS TIPOS DE DIFUSIÓN A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR? EJEMPLOS Difusión simples : El movimiento cinético de las moléculas o de los iones se produce a través de una abertura de la membrana o a través de espacios intermoleculares sin ninguna interacción con las proteínas transportadoras de la membrana. Difusión facilitada : Precisa la interacción de una proteína transportadora que ayude al paso de las moléculas o los iones a través de la membrana mediante su unión química. 8) ¿QUE ES OSMOSIS? movimiento neto del agua causado por las diferencias en su concentración. 9) ¿QUE ES LA PRESIÓN OSMÓTICA? Es la cantidad exacta de presión necesaria para detener la ósmosis 10) ¿QUE ES LA BOMBA DE SODIO-POTASIO Y SU FUNCIÓN? transportador que bombea iones de sodio hacia afuera a través de la membrana celular de todas las células y, al mismo tiempo, bombea iones de potasio del exterior al interior. Esta bomba es responsable de mantener las diferencias de concentración de sodio y potasio a través de la membrana celular, así como de establecer un voltaje eléctrico negativo dentro de las células 11) EXPLICAR LA IMPORTANCIA DE LA BOMBA DE SODIO Y POTASIO EN EL CONTROL DEL VOLUMEN CELULAR Controlar el volumen de todas las células , Sin la función de esta bomba, la mayor parte de las células del cuerpo se hincharían hasta explotar 12) ¿EN QUE LUGARES DEL ORGANISMO EXISTEN SISTEMAS DE TRASPORTE DE HIDROGENIONES? Se produce especialmente en el túbulo proximal renal, donde los iones de sodio abandonan la luz tubular y pasan al interior de las células tubulares, mientras los hidrogeniones son contratransportados hacia la luz 13) ¿COMO SE REALIZA EL COTRASPORTE DE GLUCOSA O AMINOÁCIDOS CON EL SODIO? Cuando el sodio y la glucosa se han unido a la proteína de transporte, se produce automáticamente el cambio de configuración, y tanto el sodio como la glucosa pasan simultáneamente al interior de la célula 14) ¿COMO SE REALIZA EL COTRASPORTE DE OTROS MECANISMOS IMPORTANTES? Se realiza por el que una molécula es introducida en el interior de una célula en contra de una gradiente de concentración, uniéndose a la misma proteína trasportadora que introduce los iones sodio otros mecanismos importantes de cotransporte al menos de algunas células incluyen cotransporte de iones cloruro, yoduro, hierro y urato 15) ¿COMO SE REALIZA EL CONTRATRASPORTE DE CALCIO E HIDROGENIONES CON SODIO? El contra-transporte de sodio-calcio ocurre a través de todas o casi todas las membranas celulares, con iones de sodio moviéndose hacia el interior y iones de calcio hacia el exterior; ambos están unidos a la misma proteína de transporte en un modo de contratransporte. Este mecanismo se suma al transporte activo primario de calcio que se produce en algunas células. 16) ¿QUE ES EL POTENCIAL DE REPOSO? La diferencia de voltaje a través de la membrana plasmática de una neurona que se encuentra es reposo 17) ¿QUE ES EL POTENCIAL DE NERST? El potencial de difusión a través de una membrana que se opone exactamente a la difusión neta de un ión particular a través de la membrana se denomina Potencial Nernst para ese ion 18) ¿CUÁLES SON LOS TRES FACTORES DE LOS CUALES DEPENDE EL POTENCIAL DE DIFUSIÓN? La polaridad de la carga eléctrica de cada uno de los iones. La permeabilidad de las membranas a cada uno de los iones. Las concentraciones de los respectivos iones en el interior y en el exterior de las membranas 19) ¿CUÁLES SON LOS IONES MÁS IMPLICADOS EN LA APARICIÓN DE POTENCIALES DE MEMBRANA EN LAS FIBRAS NERVIOSAS Y MUSCULARES? Potasio , magnesio , fosfato , sulfato , bicarbonato y pequeñas cantidades de cloruro de sodio y calcio 20) ¿CUÁL ES LA RAZÓN POR LA CUAL SE PRODUCE ELECTRONEGATIVIDAD EN EL INTERIOR DE LA MEMBRANA? Debido al gran gradiente de concentración de potasio desde el interior hacia el exterior, existe una fuerte tendencia a que los iones de potasio se difundan hacia afuera a través de la membrana. Al hacerlo, llevan cargas eléctricas positivas al exterior, creando así electropositividad fuera de la membrana y electronegatividad dentro de la membrana debido a los aniones negativos que permanecen detrás y no se difunden hacia el exterior con el potasio 21) ¿CUÁLES SON LOS IONES RESPONSABLES DE LA TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL EN LOS NERVIOS? Na + y K+ 22) ¿CUÁL ES EL POTENCIAL DE MEMBRANA EN EL INTERIOR DE LAS FIBRAS NERVIOSAS DE GRAN TAMAÑO? El potencial de membrana en reposo de las fibras nerviosas grandes cuando no transmiten señales nerviosas es de aproximadamente -90Mv es decir en el interior de la fibra es 90Mv más negativo que el potencial del líquido extracelular 23) ¿CUÁL ES LA FUNCIÓN DE LA BOMBA DE SODIO-POTASIO? Ayudar a mantener el potencial de células y regula el volumen celular. 24) ¿CUÁL ES LA IMPORTANCIA DEL CANAL DE ESCAPE DE SODIO-POTASIO? Los canales de potasio son cruciales para procesos como la liberación de neurotransmisores y hormonas, el transporte de electrolitos en células epiteliales, la contracción del músculo liso y la regulación del volumen celular. 25) NOMBRAR LOS FACTORES IMPORTANTES PARA EL ORIGEN DEL POTENCIAL DE REPOSO DE LA MEMBRANA. Cuando el potencial de membrana está producido totalmente solo por la difusión de potasio. Cuando el potencial de membrana está producido por la difusión de los iones sodio y potasio. Cuando el potencial de membrana está producido por la difusión de los iones sodio y potasio más el bombeo de estos dos iones por la bomba sodio-potasio 26) EXPLICAR LA CONTRIBUCIÓN DE LA BOMBA DE SODIO-POTASIO EN EL ORIGEN DEL POTENCIAL DE REPOSO NORMAL DE LA MEMBRANA. La bomba sodio-potasio proporciona una contribución adicional al potencial en reposo. Se bombean tres iones de sodio hacia el exterior por cada dos de potasio hacia el interior. Este hecho da lugar a una perdida continua de cargas positivas desde el interior de la membrana, esto genera un grado adicional de electronegatividad en el interior (aproximadamente -4mV). En conclusión cuando actúan todos estos mecanismos a la vez (difusión de sodio, difusión de potasio y bomba sodio-potasio) dan un potencial de membrana de -90mV. 27) ¿QUÉ ES UN POTENCIAL DE ACCIÓN? cambios del potencial de membrana que se propagan a lo largo de la superficie de células excitables. 28) ¿CUÁLES SON LAS FASES SUCESIVAS DEL POTENCIAL DE ACCIÓN? Reposo , despolarización y Repolarización 29) ¿A QUE SE LLAMA FASE DE DESPOLARIZACIÓN? EXPLICAR. Membrana muy permeable a los iones de Na . Estado polarizado Normal se neutraliza por la entrada de Na , potencial aumenta positivo30) ¿A QUE SE LLAMA FASE DE REPOLARIZACIÓN? EXPLICAR. La fase de canales de Na que comienzan a cerrarse y canales de K se abren más de lo normal . Iones de K al interior y eso restablece potencial de membrana negativo (normal ) 31) ¿QUÉ CANALES SON IMPORTANTES EN LA DESPOLARIZACIÓN Y REPOLARIZACIÓN DEL NERVIO EN EL POTENCIAL DE ACCIÓN? Son los de Sodio y potasio 32) DIFUSION Todas las moléculas e iones de los líquidos corporales, incluyendo las moléculas de agua y las sustancias disueltas, están en movimiento constante, de modo que cada partícula se mueve de manera completamente independiente. El movimiento de estas partículas es lo que los físicos llaman «calor» (cuanto mayor sea el movimiento, mayor es la temperatura), y el movimiento nunca se interrumpe salvo a la temperatura de cero absoluto. Este movimiento continuo de moléculas entre sí en los líquidos o los gases se denomina difusión. 33) DIFUSION A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR La difusión a través de la membrana celular se divide en dos subtipos, denominados difusión simple y difusión facilitada. Difusión simple significa que el movimiento cinético de las moléculas o de los iones se produce a través de una abertura de la membrana o a través de espacios intermoleculares sin ninguna interacción con las proteínas transportadoras de la membrana. La velocidad de difusión viene determinada por la cantidad de sustancia disponible, la velocidad del movimiento cinético y el número y el tamaño de las aberturas de la membrana a través de las cuales se pueden mover las moléculas o los iones. La difusión facilitada precisa la interacción de una proteína transportadora. La proteína transportadora ayuda al paso de las moléculas o de los iones a través de la membrana mediante su unión química con estos y su desplazamiento a través de la membrana de esta manera 34) DIFUSION A TRAVES DE POROS Y CANALES PROTEICOS Las sustancias se pueden mover mediante difusión simple directamente a lo largo de estos poros y canales desde un lado de la membrana hasta el otro. Los poros están compuestos por proteínas de membranas celulares integrales que forman tubos abiertos a través de la membrana y que están siempre abiertos. Sin embargo, el diámetro de un poro y sus cargas eléctricas proporcionan una selectividad que permite el paso de solo ciertas moléculas a su través. Los canales proteicos se distinguen por dos características importantes: 1) con frecuencia son permeables de manera selectiva a ciertas sustancias, y 2) muchos de los canales se pueden abrir o cerrar por compuertas que son reguladas por señales eléctricas (canales activados por el voltaje) o sustancias químicas que se unen a las proteínas de canales (canales activados por ligandos). 35) DIFUSION FACILITADA También se denomina difusión mediada por un transportador porque una sustancia que se transporta de esta manera difunde a través de la membrana con la ayuda de una proteína transportadora específica para contribuir al transporte. Es decir, el transportador facilita la difusión de la sustancia hasta el otro lado. 36) OSMOSIS PRESION OSMOTICA La cantidad de presión necesaria para detener la ósmosis se denomina presión osmótica de la solución de cloruro sódico, el principio de una diferencia de presión que se opone a la ósmosis muestra una membrana con permeabilidad selectiva que separa dos columnas de líquido, una que contiene agua pura y otra que contiene una solución de agua y de cualquier soluto que no penetra en la membrana. 37) TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO El transporte activo primario, también llamado transporte activo directo, utiliza directamente la energía metabólica para transportar moléculas a través de una membrana 38) COTRANSPORTE En este tipo de transporte una sustancia pasa en contra de su gradiente electroquímico, recibiendo la energía que libera otra sustancia que pasa a favor de su gradiente electroquímico. Ambas sustancias se mueven en el mismo sentido. 39) CONTRATRANSPORTE es una proteína transmembranal que facilita el co-transporte de un ion de sodio, uno de potasio y dos de cloro desde el espacio extracelular hacia el interior de la célula. 40) TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE CAPAS CELULARES En muchas localizaciones del cuerpo se deben transportar sustancias a través de todo el espesor de una capa celular en el lugar simplemente a través de la membrana celular. El transporte de este tipo se produce a través de: El epitelio intestinal El epitelio de los túbulos renales Epitelio de todas las glándulas exocrinas El epitelio de la vesícula biliar La membrana del plexo coroideo del cerebro 41) POTENCIAL DE ACCION Es la transmisión de impulso a través de la neurona cambiando las concentraciones intracelulares y extracelulares de ciertos iones. 42) POTENCIAL DE DIFUSION Es producido por una diferencia de concentración iónica a los dos lados de la membrana BIBLIOGRAFIA: Agre P, Kozono D: canales de agua de acuaporina: mecanismos moleculares para enfermedades humanas. FEBS Lett 555: 72, 2003. Bröer S: transporte de aminoácidos a través del epitelio intestinal y renal de mamíferos. Physiol Rev 88: 249, 2008. DeCoursey TE: Canales de protones activados por voltaje: biología molecular, fisiología y fisiopatología de la familia H (V). Physiol Rev 93: 599, 2013. 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