MEMBRANA CELULAR - TRANSPORTE 2019 fisioi - agustina martin

Vista previa del material en texto

TRANSPORTE A TRAVES DE LA 
MEMBRANA CELULAR
AREA CRECIMIENTO Y DESARROLLO – DISCIPLINA FISIOLOGIA
SEMINARIO TEORICO No 3
Pablo Arias
drpabloarias@hotmail.com
❑ constituye la frontera física de la célula, delimitando lo
intracelular de lo extracelular
❑ regula el contenido químico de la célula a través de un
riguroso control sobre las moléculas que la atraviesan
❑ permite el intercambio de información entre la célula y su
ambiente (hormonas, antígenos)
❑ contribuye a “fijar” la célula a los elementos que la 
circundan
❑ contribuye al movimiento celular 
LA MEMBRANA CELULAR
En la bicapa se insertan 
proteínas de diversos 
tipos. Un 40-50% del 
peso de la membrana 
pueden ser proteínas, y 
un 10% carbohidratos.
La membrana plasmática está 
formada por una bicapa lipídica
compuesta por fosfolípidos que se 
colocan con las cabezas polares 
hacia fuera y las ramas apolares 
hacia adentro.
7-10 nm
FUNCIONES DE LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA
FUNCIÓN EJEMPLO
Transportadoras Acuaporinas, Bomba Na+-K+,
GLUT-4
Enzimas Adenilatociclasa, JAK, PLC
Estructurales Caveolinas, clatrina
Receptores AC, receptores ligados a prot. G, 
rec. para insulina
De adhesión Integrinas, N-CAM, cadherinas, 
selectina
Fuerza impulsora
• requerimientos energéticos
• concepto de gradiente
- químico
- eléctrico
Permeabilidad selectiva
• bicapa lipídica
• proteínas de transporte (canales, transpor-
tadores, intercambiadores, bombas)
PROBLEMAS RELACIONADOS CON EL TRANSPORTE DE 
SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA
El movimiento de una molécula o de un ion a favor de un gradiente 
de concentración involucra la liberación de energía por lo tanto ΔG
será negativo, y viceversa
La cantidad de energía libre que se libera o que se consume para 
transportar un ion a traves de la membrana puede ser calculada a 
partir de la ecuación
Si las concentraciones son iguales, ln 1= 0, y no hay ni liberación ni
consumo de energía
FACTORES QUE DETERMINAN EL FLUJO DIFUSIONAL
Jneto = D X A X
C1 - C2
∆x
Ley de Fick
D = coeficiente de difusión
A = área
C = concentración sustancia
∆x = distancia que separa los 
puntos en que fueron 
medidas C1 y C2
EL FLUJO DIFUSIONAL DEPENDE EN MUCHOS CASOS
DE LA DIFERENCIA DE CONCENTRACIONES A UNO Y
OTRO LADO DE LA MEMBRANA (gradiente quimico)
DIFUSION A TRAVES DE UNA MEMBRANA 
PERMEABLE A LA SUSTANCIA
MOVIMIENTO BROWNIANO!!!
EL AUMENTO DE LA TEMPERATURA INCREMENTA
LOS MOVIMIENTOS DE LAS PARTICULAS Y ACELERA
LA DIFUSION DE LAS SUSTANCIAS DISUELTAS
El movimiento browniano de las partículas en 
una solución acuosa se debe a las 
desproporcionalidades instantáneas en las 
fuerzas ejercidas por las pequeñas moléculas 
de agua sobre la partícula
El movimiento browniano de las 
partículas en una solución acuosa 
se debe a las 
desproporcionalidades 
instantáneas en las fuerzas 
ejercidas por las pequeñas 
moléculas de agua sobre la 
partícula
MOVIMIENTO DE IONES POR GRADIENTE ELÉCTRICO
LAS PARTICULAS CARGADAS 
(IONES) PRESENTAN ADEMAS
CAMBIOS EN EL FLUJO NETO
ATRIBUIBLES A LA DIFERENCIA
DE POTENCIAL EXISTENTE A
AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA
MOLECULAS HIDROFOBICAS
(GASES, ESTEROIDES)
PEQUEÑAS SUSTANCIAS 
POLARES SIN CARGA
(AGUA, GLICEROL, UREA)
IONES (K+, Na+, Cl-)
MACROMOLECULAS 
Permeabilidad de una bicapa lipídica (cm/s)
P
e
rm
e
a
b
il
id
a
d
 d
e
 l
a
 m
e
m
b
ra
n
a
 
(c
m
/s
CANALES!!!
etanol
Pasivo
Difusión simple
Moléculas no polares O2, N2, hormonas
Moléculas polares pequeñas H2O, glicerol, urea
Difusión 
facilitada
Transportadores (moléculas 
polares grandes)
Glucosa (GLUT)
Acuaporinas H2O
Canales iónicos: Na+, Cl-, 
Ca2+
Dependientes de voltaje
Dependientes de ligando
Activo
Bombas bomba de Na+/K+, bomba de Ca2+
Cotransporte Na+/glucosa (SGLT)
Transporte de moléculas pequeñas:
Transporte de moléculas pequeñas
pasaje de sustancias a través de un canal
Transportadores de glucosa (GLUT)
Transportadores de glucosa (GLUT)
más relevantes para el metabolismo
, célula beta
Wright EM et al, Phisiol Rev 2011
Funcionamiento de un cotransportador
sodio-glucosa, en base al modelo propuesto
por Crane en 1960
LA ESTRUCTURA QUIMICA DEL TRANSPORTADOR PROPUESTO
POR CRANE FUE ELUCIDADA MAS DE 30 AÑOS DESPUES
https://www.diapedia.org/metabolism-and-hormones/5104085195/glucose-transport
https://www.diapedia.org/metabolism-and-hormones/5104085195/glucose-transport
A DIFERENCIA DE LO QUE OCURRE CON EL PROCESO
DE DIFUSIÓN SIMPLE, EL TRANSPORTE MEDIADO POR
MOLECULAS PROTEICAS (CANALES, TRANSPORTADORES
BOMBAS) PRESENTA EL FENOMENO DE SATURACION!!!
EL TRANSPORTE SODIO DEPENDIENTE SE PUEDE REALIZAR
EN UNO U OTRO SENTIDO 
Cotransportador o Symporter Contratransportador o Antiporter
Author: LadyofHats Mariana Ruiz Villarreal
http://www.biorom.uma.es/contenido/JCorzo/temascompletos/transporte/Clase%203.htm
• mantenimiento del potencial de 
membrana de las células de 
animales
• creación del gradiente de iones 
de sodio esencial para procesos 
de cotransporte
• regulación del volumen celular
• en una célula en reposo gran 
parte del ATP (hasta un 30%) es 
empleado precisamente por esta 
proteína.
LA BOMBA Na+/K+ - ATPasa
TRANSPORTADORES DE GLUCOSA
A) DIFUSION FACILITADA (requiere gradiente)
→GLUT-1 en la mayoría de las células
→GLUT-2 hígado, célula  (muy baja afinidad,
no limita la velocidad de transporte)
→GLUT-3 cerebro (alta afinidad)
→GLUT-4 tejido adiposo y muscular (inducibles
por insulina/ejercicio)
→GLUT-5 transportador intestinal de fructosa
→ otros (hay al menos 7 más descritos)
B) COTRANSPORTE SODIO-DEPENDIENTE
→SGLT-1 membrana apical enterocitos, TCP
→SGLT-2 membrana apical túbulos renales (TCP)
→SGLT-3 riñón, mucosa gástrica (sensor glucosa)
→ otros (la familia SLC5A tiene 12 miembros)
Absorción de glucosa, galactosa y fructosa
La absorción de los principales monosacáridos de la dieta involucra en forma
directa dos transportadores GLUT, un cotransporte Na+ dependiente y una
bomba que genera el gradiente de Na+
https://es.slideshare.net/yochechi/digestion-absorcion-web-62010
https://es.slideshare.net/yochechi/digestion-absorcion-web-62010
La actividad física aumenta la síntesis de GLUT-4 y su
translocación estimulada por insulina en adipocitos
EJERCICIO
Translocación
de GLUT-4 hacia 
la superficie de
la célula
Síntesis
de vesículas conteniendo
GLUT-4
Transportador GLUT-4 
en la membrana celular
Insulina
Captación de glucosa
DISTINTOS CANALES REGULADOS A TRAVÉS DE SEÑALES
ELECTRICAS O QUIMICAS SON RESPONSABLES DEL
FLUJO DE INFORMACIÓN EN LAS NEURONAS
https://www.memorangapp.com/flashcards/172336/Lecture+14-+Action+potential/
https://www.memorangapp.com/flashcards/172336/Lecture+14-+Action+potential/
EL CANAL HCN, ACTIVADO POR SEÑALES
ELECTRICAS Y QUIMICAS, GENERA EL RITMO CARDÍACO
Y PERMITE SU REGULACION POR ADRENALINA/ACETILCOLINA
Modificada de Postea & Biel, 2011
A NIVEL GASTRICO, UNA BOMBA 
DE PROTONES (H+/K+ ATPasa) 
PARTICIPA EN LA GENERACION DE 
ACIDO CLORHIDRICO (HCl)
OTRAS ATPasas DE MEMBRANA INTERVIENEN EN MECANISMOS
DE TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
http://divulgacionibmc.umh.es/2013/07/16/estudio-de-los-inhibidores-de-la-bomba-de-
protones-sobre-la-capacidad-bactericida-celular-en-pacientes-cirroticos-con-ascitis/
http://divulgacionibmc.umh.es/2013/07/16/estudio-de-los-inhibidores-de-la-bomba-de-protones-sobre-la-capacidad-bactericida-celular-en-pacientes-cirroticos-con-ascitis/
EN EL RIÑÓN, EL COTRANSPORTE Na/K/2Cl RESULTA
ESENCIAL PARA EL MECANISMO DE CONCENTRACION DE
LA ORINA Y LA REGULACION DE LA PRESION ARTERIAL
Fibrosis Quística
ejemplo de una mutación en un proteína transportadora y sus consecuencias
Mutación 
en CFTR
↓ [Cl-]ext
Desaparece 
inhibición 
de ENaC 
↓[Na+] ext 
↓ [ClNa] ext 
↓ capa superficial de agua 
↓ limpieza mucociliar 
↑ infecciones bacterianas
CTFR: Cystic Fibrosis Transmembrane conductance RegulatorENaC: Epithelial Natrium Channel
Intersticial
mEq/Lde H20
Intracelular
mEq/L de H2O
Cationes
Na+ 145 10
K+ 4,1 159
Ca2+ 2,4 < 1
Mg2+ 1 40
mEq/L totales 152,5 209
Aniones
Cl- 117 3
HCO3
- 27,1 7
Proteínas < 0,1 45
Otros (p.ej. fosfatos) 8,4 154
mEq/L totales 152,5 209
LAS PROPIEDADES DE LA MEMBRANA CELULAR PERMITEN
DELIMITAR DOS COMPARTIMENTOS NETAMENTE DIFERENTES
EN CUANTO A SU COMPOSICION ELECTROLITICA
Gracias a:
- permeabilidad selectiva de la membrana celular
- mecanismos de transporte activo primario (bombas)
Además, esto implica:
- gasto de energía
- distribución desigual de cargas eléctricas (Seminario No 4)
Endocitosis
Fagocitosis por pseudópodos fagosomas
Endocitosis mediada por receptor endosomas
Pinocitosis endosomas
Exocitosis
Constitutiva Matriz extracelular
Regulada
Hormonas
Enzimas
Vitaminas
Transcitosis
Constitutiva o regulada IgG, Hormonas
Transporte de macromoléculas y partículas
(Endocitosis – Transporte en masa)
http://www.iesjavirtual.es/iesja15/sitiobiob/principal/anatomiacel.htm