Membrana y Transporte
1° medio
Membrana plasmática
La mayoría de las membranas celulares
constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos y
proteínas.
Membrana Celular
• Barrera física entre el LIC y el LEC
•Funciona como una barrera semipermeable,
•Permite la entrada y salida de moléculas a la célula proceso de intercambio
celular
Introduce nutrientes o expulsa materiales de desechos
• Otras funciones: transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión.
Reconocimiento y comunicación debido a moléculas situadas en la parte externa
de la membrana, que actúan como receptoras de sustancias.
Protección del material genético
•Se caracteriza por ser una estructura dinámica. La fluidez es una de las
características más importantes de las membranas. Depende de factores como :
-la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura.
-la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena
corta favorecen el aumento de fluidez;
- la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y
permeabilidad
En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos,
proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%,
respectivamente
Teorías sobre la membrana celular
• 1930-1940 Danielli & Davson:
• Descubrieron la membrana celular.
• 1er modelo: Robertson 1952 ”Unidad de membrana”
 compuestas de dos tipos básicos de moléculas:
proteínas y lípidos (grasas) lo que se denomina a este
concepto trilaminar como unidad de membrana
Teoria de la membrana
• 1972- Singer y Nicholson propusieron el :
• modelo del mosaico fluido
• Considera que la membrana es como un mosaico
fluido en el que tiene una bicapa lipídica. Tanto
las proteinas como los lípidos pueden desplazarse
lateralmente.
• Los lípidos y las proteinas integrales se
encuentran como en un mosaico.
• Las membranas son estructuras asimétricas en
cuanto a la distribución principalmente de los
glúcidos, que sólo se encuentran en la cara
externa
Membrana Celular
Esta formada por:
A.-Fosfolípidos dispuesta en
una doble capa, expuestas
sus cabezas hidrofílicas y
escondidas sus colas
hidrofóbicas. Los P-lípidos se
cambian de lugar unos con
otros, lo que le confiere a la
membrana su calidad de
fluído. En las células
animales hay colesterol (
para estabilizar a la
membrana) y glucolípido.
fosfolípido
e. extracelular
Cabezas
hidrofilicas
bicapa
Colas
hidrofobicas
Cabezas
hidrofilicas
citosol
• El colesterol amortigua la fluidez de
la MP (= menos deformable)
• Disminuye la permeabilidad de la
MP al agua
Membrana plasmática
Los movimientos que pueden
realizar los lípidos son:
• rotación: giro de la molécula en
torno a su eje. Es frecuente y el
responsable en parte de los otros
movimientos.
– . difusión lateral: las moléculas
difunden de manera lateral dentro
de la misma capa. Es el movimiento
más frecuente.
• flip-flop: es el movimiento de la
molécula lipídica de una mono capa
a la otra gracias a unas enzimas
llamadas lipasas. Es el menos
frecuente, por su gasto
energético
• de flexión: son los movimientos
producidos por las colas
hidrófobas de los fosfolípidos
Mov de los fosfolípidos
Membrana plasmática
• Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que
contiene. Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas.
• Por su disposición en la MP:
- Periféricas: No presentan regiones hidrófobas, no pueden entrar al
interior de la membrana. Están en la cara interna, en el interior de la
célula. Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico,
o unidas covalentemente a lípidos.
-Integrales: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden asociar al
interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior (Son
anfipáticas), abarcan todo el espesor de la membrana..
Las proteínas que se encuentran formando
parte de la estructura membranosa.
Según la ubicación
a) Proteínas integrales: Están unidas a los lípidos
íntimamente. Suelen atravesar la bicapa lípidica
una o varias veces, por esta razón se les llama
proteínas de transmembrana.
b) Proteínas periféricas: Se localizan a un lado u
otro de la bicapa lipídica y están unidas
débilmente a las cabezas polares de los lípidos
de la membrana u a otras proteicas integrales
por enlaces de hidrógeno.
Asociación de proteínas de membrana con la bicapa lipídica:
Transmembrana, atraviesan la membrana como -helice o como
láminas plegadas cerradas.
Periféricas unidas a proteínas transmembrana por interacciones
no covalentes débiles y Periféricas unidas a lípidos mediante
uniones covalentes.
Proteínas estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón
clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.
Receptores de membrana: que se encargan de la recepción
captura de mensajes químicos del medio y transducción de
señales químicas. que desencadenan respuestas
intracelulares.
Transportadoras a través de membrana: mantienen un
gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana
de diversos iones. Encargadas de permitir y regular el paso de
sustancias a través de la membrana
Estas a su vez pueden ser:
Enzimas con centros de reacción que sufren cambios
conformacionales. Son aceleradores de reacciones químicas
Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde
pasan los iones.
Algunos autores reconocen CINCO variedades de proteínas:
a) Receptoras  sitio de unión modifica su forma
b) de Reconocimiento (glicoproteínas) capaz de identificar
componentes químicos o estructuras celulares
c) enzimáticas metabolismo; sintetizan o rompen moléculas, sin
cambiar ellas mismas
d) de Unión  sosten MP al citoesqueleto,
organelos a estructuras ej centríolo-> fibras aster -> cromosomas
e) de Transporte y de canal regulan mov. a través de la MP .
Las P. de canal tienen poros a través de los cuales fluyen iones, H2O.
P transporte presentan sitios de unión para sujetar moléculas
específicas temporalmente, luego cambia su forma, hace pasar
la molécula y luego la libera en el otro lado.
Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las glucoproteínas, en su mayoría
oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica de la membrana
plasmática formando una estructura llamada glicocálix, cuyas funciones se
pueden resumir de la siguiente manera:
·
Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas..
·
Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido
extracelular.
·
Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella
dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno.
- Actuar como receptores
de moléculas que
provienen del medio
extracelular y que traen
determinada información
para la célula, por
ejemplo, receptores de
hormonas y
neurotransmisores.
Clasificación
Difusión simple: Transporte de soluto a través de
bicapa. Ej urea, oxígeno
Transporte
Pasivo
Difusión facilitada: Transporte de soluto a través de
canales, tales como, canales
iónicos o Transportadores
Osmosis: Difusión de agua a través de la bicapa
Canales iónicos:
Son proteínas, verdaderos
tubos huecos, son específicos.
Difusión
Facilitada
C. Na, K, Ca y protones
Transportadores:
Llamados carriers
Proteínas que se unen al soluto
y que permite pasarlo al otro lado
Azúcar
Aminoácidos
nucleótidos
TRANSPORTE
A NIVEL DE
MEMBRANA
09/10/2015
2. Transporte a través de la membrana.
• La MP tiene una permeabilidad
selectiva.
• A ↓ tamaño y ↑ hidrofobicidad,
↑difusión a través de la bicapa.
• Moléculas hidrosolubles y
cargadas no pueden atravesar la
bicapa (la mayoría).
• Es necesario un sistema de
transporte para las moléculas
impermeables a la bicapa: proteínas
transportadoras de membrana
Transporte pasivo: difusión simple.
• T Pasivo: No necesita energía (ATP).
• La difusión simple ocurre a través de la bicapa
(inespecífico) o por poros (específico).
• Ocurre a favor de gradiente.
• La capacidad de difundir a través de la bicapa
depende de:
- La diferencia de concentración a través de la
membrana
- La permeabilidad de la membrana a la
sustancia (hidrofobicidad = lipofilia)
- La Tª: determina la energía cinética de las
moléculas
- La superficie de la membrana
• Ej.: O2 y CO2, EtOH, NH3, fármacos liposolubles
Transporte pasivo: difusión simple.
Difusión simple a través de la bicapa (1).
Entran moléculas lipídicas como:
-hormonas esteroideas,
-anestésicos como el éter
-fármacos liposolubles.
-sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico.
-Moléculas polares de muy pequeño tamaño: agua, CO2, etanol y glicerina.
La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis
La velocidad de difusión dependerá de:
1. La energía cinética (que depende de la T°).
2. El gradiente de concentración.
3. El tamaño de las moléculas.
4. La solubilidad de las moléculas en la porción
hidrofóbica de la bicapa.
Transporte pasivo: difusión simple.
Difusión simple a través de canales:
Las proteínas de canal son proteínas
con un orificio o canal interno, cuya
apertura está regulada, por ejemplo
por ligando, como ocurre con
neurotransmisores u hormonas, que
se unen a una región llamada
receptor de la proteína de canal, que
sufre una transformación estructural
que induce la apertura del canal.
permeasas
Iones (Na+, K+, Na+, Ca2+, Cl-. ). La
apertura del canal está regulada por:
- Ligando, su unión a una determinada
región del canal provoca la
transformación estructural que induce
la apertura.
- Voltaje
Transporte pasivo: difusión facilitada.
• No necesita energía.
• Ocurre a favor de gradiente.
• La difusión facilitada es específica y
saturable: mediada por proteínas
transportadoras o permeasas.
• Implica un cambio conformacional en
la proteína.
• Permite el transporte de pequeñas
moléculas polares: glucosa,
aminoácidos…
Transporte activo
• Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras
(receptor + ATPasa).
• Es contra
gradiente (“contracorriente”).
• Mantiene las diferencias de concentración entre el LEC y
el LIC (p.e. K+, Na+, Ca+2…), permite la absorción de
micronutrientes en intestino y la reabsorción en el riñón…
y la generación y transmisión del impulso nervioso
•Tipos:
- TA primario: la energia
procede directamente del
ATP…
- TA secundario o acoplado: la
energía procede del gradiente
generado por el TA primario.
4. Transporte activo primario
• Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-…
Bomba de Ca+2
Bomba de Na+/K+
LEC
LIC
Mantiene ↓[Na+]LIC
Mantiene ↓[Ca+2]LIC
• Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas
↑[K+]LIC
4. Transporte activo primario
Funciones de la bomba de Na+/K+ :
- Proporciona energía para
el transporte 2º de otras
moléculas.
- Las células nerviosas y
musculares utilizan el
gradiente K+/Na+ para
producir impulsos
eléctricos.
- La salida activa de Na+ es
importante para mantener
el equilibrio osmótico
celular.
4. Transporte activo secundario ( acoplados)
La transferencia de un soluto depende
de la transferencia simultánea o
secuencial de un segundo soluto.
Simporte o unidireccional: transporte
de ambos solutos en la misma dirección.
Antiporte o de intercambio: transporte
de los diferentes solutos en dirección
opuesta.
La difusión de Na+ hacia el interior celular (a
favor de gradiente) impulsa el movimiento
de otra molécula en contra de su gradiente.
Ejemplos: transporte acoplado al
Na+ de glucosa y AAs en células
epiteliales del intestino delgado y de los
túbulos renales, antiporte de H+ y Ca+2
•Transporte mediados por vesículas
•Transporte de grandes moléculas hacia el interior, así
como también para la expulsión de moléculas grandes o
en grandes cantidades, las células utilizan vesículas.
Estas son esferas delimitadas por membranas, cuyo
contenido permanece sin contacto con el resto de
citoplasma.
pinocitosis: endocitosis de grandes masas de líquido
Endocitosis
Incorporación de partículas grandes Ej
bacterias,virus. Existen
fagocitosis: proteínas,
unicelulares que se alimentan por
Incorporación de soluciones
o de proteínas grandes.
Las vesículas se
desprenden de la MP
fagocitosis
Endocitosis y exocitosis: transporte masivo
Exterior
Citosol
Endocitosis
• Transporte de moléculas grandes
• Ingestión de partículas
y microorganismos (fagocitosis)
Exocitosis
Exterior
Citosol
Liberación (secreción) de hormonas
y neurotransmisores
3. Transcitosis. Es el conjunto de fenómenos que
permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma
celular desde un polo al otro de la célula. Implica el doble
proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de células
endoteliales que constituyen los capilares sanguíneos,
transportándose así las sustancias desde el medio
sanguíneo hasta los tejidos que rodean los capilares.
Soluciones
isotónicas: tienen la misma proporción de agua, es
decir la misma concentración de soluto,
no hay transferencia neta de agua.
hipotónicas: tiene diferentes concentraciones totales
de solutos y agua.
citólisis
hipertónica: tienen menor concentración de soluto y
mayor proporción de agua.
crenación
•Sí colocamos un glóbulo rojo en una solución hipertónica respecto
a su interior, perderá el agua y se arrugará. El fenómeno se llama
crenación. Puesto en una solución hipotónica, en cambio, le entrará
agua, se diluirá su contenido y se romperá la membrana celular, lo
que se llama citólisis ( en el caso de la rotura del glóbulos rojos se
llama hemólisis).
• No ocurre lo mismo si se trata de una célula vegetal, ya que
ésta, al igual que las bacterias y la células de los hongos, tienen
una pared celular relativamente rígida que la rodea y evita que
estalle en una solución hipotónica.
Comportamiento de la célula animal y la vegetal:
CELULA ANIMAL
• Crenación: ocurre cuando la
célula está expuesta a un
ambiente hipertónico y se arruga
al perder agua.
• Hemólisis: ocurre cuando la
célula está expuesta a un
ambiente hipotónico y explota al
llenarse de agua
CELULA VEGETAL
• Plasmolisis: ocurre cuando la célula
está expuesta a un ambiente
hipertónico y pierde agua. Se observan
areas blancas.
• Turgencia: ocurre cuando la célula
está expuesta a un ambiente
hipotónico y esta comienza a llenarse
de agua, pero no explota porque la
pared celular la protege.
Conceptos
• Difusión: Movimiento de moléculas a través de una
membrana selectivamente permeable a favor del gradiente de
concentración.
• Osmosis: Movimiento de moléculas de agua a través de una
membrana selectivamente permeable contra gradiente de
concentración.
• Osmolaridad: expresa concentración (número total de
partículas/L de solución).
• Presión Osmótica: presión necesaria para prevenir el
movimiento neto del agua a través de una membrana semipermeable que separa dos soluciones de diferentes
concentraciones.
• Gadiente de concentración: Diferencia de concentraciones de
moléculas entre el interior y el exterior de la célula.
D Describir componentes de las membranas biológicas.
E Describir los mecanismos de difusión
F Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión.
G Describir estructura de la membrana y sus funciones.
H Explicar cómo la difusión y la osmosis son importante para la célula.
• Describir componentes de las membranas biológicas.
• Describir los mecanismos de difusión
• Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión.
• Describir estructura de la membrana y sus funciones.
• Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para la
célula.
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Membrana y Transporte