Fisiología Humana I - Cap 4

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Fisiología Humana I
Capítulo 4: Transporte de Sustancias a través de las Membranas Celulares
Líquidos Corporales
 Como estudiamos en las células, existen muchos solutos disueltos o en suspensión en ellas. Estos solutos son los que mantienen el medio intra y extracelular en equilibrio.
 Este capítulo del libro nos va a explicar como estas diferencias de concentraciones entre solutos del líquido intra y extracelular son producidas por mecanismos de transporte de las membranas celulares.
Barrera Lipídica y Proteínas de Transporte de la Membrana Celular
 La bicapa lipídica separa los líquidos intra y extracelular. Luego, constituye una barrera para los movimientos de las moléculas de agua y de sustancias hidrosolubles, entre los compartimientos de los LIC y LEC. 
 Pero algunas sustancias pueden atravesar la bicapa lipídica dispersándose, de manera directa, a través de la bicapa lipídica; Esto ocurre principalmente con sustancias liposolubles.
Barrera Lipídica y Proteínas de Transporte de la Membrana Celular
 Las moléculas de proteína de la membrana presentan propiedades diferentes para transportar sustancias. Sus estructuras moleculares interrumpen la continuidad de la bicapa lipídica, representando una alternativa a través de la membrana celular.
 En su mayoría, las sustancias proteicas por ese motivo pueden funcionar como Proteínas Transportadoras.
 Estas proteínas están ligadas a moléculas o iones que van transportar.
Difusión x Transporte Activo
 Difusión significa movimiento molecular aleatorio de sustancias, molécula a molécula, a través de los espacios intramoleculares de la membrana o en combinación con una proteína transportadora.
Transporte activo significa el movimiento de los iones o de otras sustancias, a través de la membrana en combinación con una proteína transportadora, de modo tal que la proteína transportadora hace con que la sustancia se mueva en dirección opuesta a la de un gradiente de concentración para un estado de alta concentración. Ese movimiento necesita de una fuente adicional de energía, además de la energía cinética. 
Difusión
 Todas las moléculas del cuerpo están en constante movimiento.
 Este movimiento genera CALOR y elevadas temperaturas.
 Este movimiento nunca es interrumpido. EXCEPTO por el CERO ABSOLUTO.
 Este movimiento continuo de las moléculas se llama difusión.
Difusión a través de la Membrana Celular
 Difusión Simples: significa que el movimiento cinético de las moléculas o de los iones ocurre a través de la apertura en la membrana o a través de espacios intermoleculares, sin que haya interacción con las proteínas transportadoras de la membrana. Puede ocurrir por canales acuosos o intersticio de la bicapa lipídica.
 Difusión Facilitada: requiere la interacción con una proteína transportadora. Esta proteína ayuda a los iones y moléculas que pasen por la membrana celular por medio de ligación química con ellos, transportando en un movimiento de “vá-y-viene”.
Difusión de Sustancias Liposolubles a través de la Bicapa Lipídica
 Depende de la liposolubilidad de esta sustancia.
 Oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbón y alcohol, por ejemplo, son altamente liposolubles; luego, pueden disolverse en la bicapa lipídica y se difundir a través de la membrana celular, de la misma manera por la cual ocurre la difusión de solutos hidrosolubles en soluciones acuosas.
 La velocidad de difusión es directamente proporcional a la liposolubilidad.
Difusión de Moléculas de Agua y Otras Moléculas Insolubles por los Canales Proteicos.
 Esas sustancias reciben ayuda de un tipo especializado de transporte, que es a través de los canales proteicos.
 Ejemplos: aquaporinas o canales de agua.
 Los canales de proteína ayudan a pasar las sustancias que no tienen afinidad con lípidos. Tienen dos características importantes: 1) Selectivamente permeables; 
2) Canales dependientes de voltaje (potencial de acción) o de ligantes (ligación química con las proteínas). - MENCIONAR LAS COMPORTAS! 
 Ejemplos: Canales de potasio; de sodio; de acetilcolina.
Difusión Facilitada
 También conocida como difusión mediada por un transportador.
 La sustancia que es difundida es transportada con la ayuda de una proteína específica; o sea, el transportador facilita la difusión de sustancias para el otro lado de la membrana plasmática.
 Ejemplos: Glucosa y Aminoácidos.
Osmosis
 Si hay diferencias de concentración de agua en las células, habrá movimiento efectivo de agua a través de la membrana celular; o sea, el agua pasa del medio menos concentrado para el más concentrado.
 Hay una presión que hace presión necesaria para interrumpir la osmosis, esta es conocida como presión osmótica.
Transporte Activo de Sustancias a través de las Membranas
 Cuando una membrana celular transporta las moléculas o iones contra un gradiente de concentración, eléctrico o de presión, el proceso es llamado transporte activo.
 Diversas sustancias son activamente transportadas a través de las membranas de células, por ejemplo, iones como el sodio, potasio, hierro, calcio, hidrogeno…
Transporte Activo Primario y Secundário
 Transporte Activo Primario: la energía utilizada es derivada directamente de la degradación del ATP (trifosfato de adenosina) o de cualquier otro compuesto de fosfato con alta energía.
 Transporte Activo Secundario: la energía utilizada es derivada secundariamente de energía almacenada en la forma de diferentes concentraciones iónicas de sustancias moleculares secundarias o iónicas entre dos lados de la membrana celular, generadas por transporte activo primario. 
Bomba Sodio-Potasio
 Es el mecanismo de Transporte Activo Primario más estudiado.
 Es un proceso de transporte que bombea iones sodio para fuera, a través de la membrana celular de todas las células, y al mismo tiempo bombea iones potasio para dentro de estas células.
 Es importante pues mantiene concentraciones adecuadas de sodio y potasio en las células y además establece voltaje eléctrica negativa dentro de las células. 
Bomba Sodio-Potasio
 La proteína transportadora tiene dos subunidades distintas, alfa y beta. La unidad alfa presenta tres características específicas:
Presenta 3 receptores para ligación con sodio; Presenta 2 receptores para ligación con potasio; y su porción interna tiene actividad de la ATPase.
 Cuando dos iones de potasio se ligan a la parte externa de la proteína transportadora y tres iones sodio se ligan a la parte interna, la función de ATPase de la proteína es activada.
Bomba Sodio-Potasio
 Ocurre lisis de una molécula de ATP, transformando en ADP; lo que fue liberado, causa liberación de alta energía, expulsando tres iones de sodio para fuera y colocando 2 iones de potasio para dentro de la celular.
 Dentro de la célula existen proteínas o moléculas orgánicas que no pueden salir. La mayor parte de ellas posee carga negativa, esto atrae potasio, sodio y otros iones positivos.
Bomba Sodio-Potasio
 Todas esas moléculas y iones van a provocar osmosis de agua para el interior de la célula. A menos que la osmosis sea interrumpida, la célula va a aumentar su volumen hasta explotar. 
 El mecanismo para que esto no ocurra es la bomba sodio-potasio.
 Entonces, si la célula empieza a aumentar de volumen, esto activa la bomba sodio-potasio, transfiriendo iones para fuera de la célula y llevando agua con ellos. 
Cotransporte y Contratransporte
 Cotransporte: durante un transporte activo primario, la energía generada por el transporte de sodio hacia afuera de la membrana celular puede llevar consigo otras moléculas. Ese fenómeno de cotransporte de moléculas es una forma de transporte activo secundário.
 Contratransporte: los iones de sodio intentan otra vez se difundir para el interior de la célula, pero ahora la sustancia a ser transportada esta del lado interno de la célula y debe ser transportada hacia afuera.