Clase Teórica N 6 Membrana y Transporte

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Química Biológica
Membranas biológicas. 
Mecanismos de transporte a través de 
membrana
FAUBA
Membranas
Barreras de permeabilidad selectiva indispensables 
para el desarrollo de diferentes formas de vida, 
asegurando diferencias eléctricas y químicas entre los 
medios extra e intracelular, y entre éste y el interior 
de las organelas.
� Regulan el transporte de sustancias ( nutrientes, iones, glucosa, etc)
� Excretan desechos metabólicos
� Protegen a la célula
� Modular del pH 
� Modular de la presión osmótica (turgencia)
� Receptores-Transducción de señales 
� Compartimentación de enzimas, defensas químicas, etc
Las funciones y procesos que mantienen esas diferencias son: 
Bicapa lipídica, base estructural de las membranas se forma 
debido al carácter anfipático de los lípidos compuestos. 
El carácter fuertemente hidrofóbico de las colas no polares 
de los glicéridos compuestos explica la formación de estos 
sistemas cerrados y su capacidad de auto-reparación.
fosfoglicérido
Componentes principales de las membranas:
�Lípidos anfipáticos (60-90%). Rol estructural
�Proteínas (50%). Rol funcional
�Oligosacáridos. Rol funcional
 O 
H2
H
H2
O
C-O -C
C-O -C
C-O
HO
HO
OH
O
HOCH 2 galactosilglicéridos
O
O
O
P
 O 
H2
H
H2
O
C-O -C
C-O -C
C-O CH3
CH3
CH3
CH2 N
+
CH2
fosfoglicéridos 90% células vegetales
50% en células animales
La fluidez de cada membrana depende de su función 
biológica y es modulada en parte por la longitud y el nº
de insaturaciones cis en los restos acilo
movimiento vertical
rotación
flexión flip-flop
difusión lateral
Mosaico fluido
Los fosfolípidos pueden rotar sobre su eje, 
subir y bajar, desplazarse lateralmente, 
flexionar las colas no polares e incluso pasar 
de una capa a la otra de la bicapa (enzimas 
flipasas).
Esteroides
Colesterol, sitosterol, estigmasterol también modulan la fluidez de las membranas. 
Interrumpen interacciones entre las colas no polares aumentando la fluidez, lo cual evita 
un mayor endurecimiento a bajas temperaturas, pero a altas temperaturas interfieren con 
el movimiento de flexión de las colas, disminuyendo la fluidez. 
colesterol
HO
colesterol
Las proteínas, cumplen los roles funcionales tales como la recepción de señales y el 
transporte de moléculas que por razones estructurales no pueden atravesar la membrana. 
PROTEÍNAS: ocupan el segundo lugar en abundancia en las membranas
Proteínas de 
membrana 
Integrales
Periféricas
Transmembrana (incluídas en la bicapa lipídica)
Ancladas (con restos hidrofóbicos interactúan con 
lipidos de membrana)
Interaccionan con proteínas 
integrales o con las cabezas 
polares de los fosfolípidos
Proteínas 
integrales
Proteínas 
Periféricas
Oligosacáridos (asimetría)
OLIGOSACÁRIDOS:
Se ubican en la cara 
externa de la membrana y 
cumplen función de 
reconocimiento celular.
Se unen a proteínas y 
lípidos de la membrana
http://biolucena.wikispaces.com/Membrana+plasm%C3%A 1tica
proteínas periféricas
proteínas 
integrales
Transporte a través de las membranas biológicas
Las membranas biológicas permiten el pasaje selectivo de sustancias a través de ellas. 
Esto es posible gracias a los diferentes componentes estructurales que presentan. 
Una bicapa lipídica artificial (sin proteínas) no 
permitiría el pasaje de sustancias polares o 
hidrofílicas. 
La velocidad del pasaje de las sustancias 
depende del tamaño de la molécula y de la 
lipofilicidad de esta.
Por otra parte el pasaje de las sustancias ocurre 
espontaneamente, de la zona de mayor 
concentración a una menor (gradiente de 
concentración) o en contra de este.
Gases: no polares y moléculas pequeñas
Etanol: molécula pequeña polar
Agua: molécula pequeña con carácter iónico.
Iones, aminoácidos y monosacáridos: 
sustancias altamente hidrofílicas. 
� Transporte pasivo: todos los procesos que transportan moléculas e iones a través 
de la membrana a favor de su gradiente electroquímico (utilizan la energía potencial
del gradiente electroquímico) liberando energía. 
� Transporte activo: Son todos los procesos que transportan moléculas o iones a través 
de la membrana en contra de su gradiente electroquímico, requiriendo energía. 
Energía potencial: es la energía capaz de realizar trabajo dentro de un sistema
TIPOS DE TRANSPORTE
 
Esquema de Biología 
Helena Curtis
Transporte pasivo- (a favor del gradiente. Difusión)
1-Difusión simple
Gases (O2, N2, CO2) moléculas pequeñas sin carga. Las moléculas 
atraviesan la bicapa lipídica sin necesidad de transportadores proteicos.
Procesos termodinámicamente favorables donde moléculas o iones atraviesan 
membranas a favor del gradiente electroquímico. (Diferencias transmembrana de carga y 
concentración de sustancias). Difusión es un proceso espontáneo, sin gasto de energía.
2-Difusión facilitada 1- canales o porinas
2- Transporte uniporte (proteina uniportadora)
Se transportan Iones y moléculas hidrofílicas que no 
pueden atravesar la barrera lipídica por difusión 
simple a pesar de moverse a favor del gradiente 
electroquímico. 
El transporte a través de la membrana es facilitado por 
proteínas integrales de membrana que permiten el 
paso de las moléculas sin que tomen contacto con el 
interior hidrofóbico de la membrana. 1- canal, porina 2- uniportadora
� Canales aniónicos: pasaje de Cl–, NO3
– y ácidos orgánicos
� Canales catiónicos: algunos exclusivos para K+ o Ca2+
Canales o porinas
Permiten el pasaje al otro lado de la membrana de agua (acuaporinas) o iones a favor 
del gradiente de concentración. Son poros hidrofílicos que no cambian su conformacion.
Iones o moléculas pasan 
en fila india a gran 
velocidad
Acuaporinas
En mamíferos y plantas 
(membrana plasmática). 
Transporte de agua. 
Uniporte (Proteínas uniportadoras)
Son proteínas integrales transportadoras 
(carriers) que modifican su conformación al 
fijar al sitio activo la molécula a transportar, 
que luego liberan del lado opuesto de la 
membrana. Transportan de a una molécula por 
vez.
Transportan: Aminoácidos, mososacáridos, 
disacáridosUniporte 
Utilizan la energía liberada por una molécula o ión que se mueve a favor de su gradiente
electroquímico para transportar otra molécula en contra de su gradiente electroquímico
H+
soluto 
simporte
soluto 
H
+
antiporte
Requiere energía para transportar moléculas o iones en contra de su gradiente
electroquímico a través de la membrana. 
Transporte activo
Facilitan el transporte de iones NH4
+, NO3, 
H2PO4
-, K+, SO4
-2 y Cl-. 
Transportan azúcares, aminoácidos y bases 
purínicas y pirimidínicas, y liberan sacarosa al 
floema de las plantas.
-Proteinas cotransportadoras 
La ENERGÏA proviene de la desfosforilación del ATP (enzima ATP-asa) y de la Fuerza 
Protón Motriz (Movimiento de protones (H+) a favor de su gradiente electroquímico)
Igual sentido diferente sentido
Bomba impulsada por ATP
ATPasa de Na+/K+ Toma 3 Na+ del citosol liberando 2 K+ en contra de sus gradientes. La 
fosforilación y desfosforilacion de la proteina (bomba) generan los cambios de conformación, 
que permiten el movimiento de los iones. Consumen ATP.
Fosforilación de la proteína 
y cambio conformacional
Liberación de Na+ hacia el 
exterior de la célula
Unión de K+
Desosforilación y cambio 
conformacional de la proteína
Unión de Na+
Liberación 
de K+
hacia el 
interior de 
la célula
La parte de la membrana que está hacia el exterior se encuentra hacia arriba en el esquema.
Las proteínas transportadoras sufren cambios conformacionales menores a los 
de las bombas entonces las velocidades de transporte son un poco mayores (103
por segundo).
La abundancia de los distintos complejos proteicos parece ser inversamente 
proporcional a la velocidad con que se desempeñan. Las proporción de bombas que 
generan la FPM necesaria para el funcionamiento de las proteínas cotransportadoras, 
es en general muy alta comparada con la cantidad de canales.
Velocidad de transporte
ATPasas sufren muchos cambiosconformacionales, la velocidad con que las 
moléculas o iones pasan a través de ellas es baja (102 por segundo). 
Los canales son muy rápidos (106 - 108 por segundo), dado que no presentan 
cambios conformacionales significativos durante el transporte. 
célula epitelial
Na+
Na+
K+
uniporte 
de glucosa
simporte
Na+ glucosa 
ATPasa Na+ K+
glucosa
Na+
Ca+2
sacarosa
ATP
ADP + Pi
PPi
2Pi
canales
+++++
- - - - -
∆∆∆∆V
Cl- NO3
-
pH = 3-6
H+
H+
Na+
Ca+2
sacarosa
ATP
ADP + Pi
PPi
2Pi
canales
+++++
- - - - -
∆∆∆∆V
Cl- NO3
-
pH = 3-6
H+
H+
sacarosa
bombasantiporte
Intestino animal Vacuola
Mecanismos de transporte 
en una célula animal y en la 
vacuola de la célula vegetal