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TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES CARACTERÍSTICAS CELULARES ➢ 5um - 50um (macrófago en fagocitosis) ➢ Membrana-> bicapa lipídica (proteínas estructurales, canales, proteínas de identificación-glucosacáridos-proteoglicano y glucolípidos-> complejo de histocompatibilidad “código” ) ■ Delimita espacios EC, IC ■ Proteínas estructurales: estructura de membrana ■ Proteínas periféricas: generalmente se unen a carbohidratos (proteoglicanos) ■ Canales: paso de sustancias ■ Proteínas canal: Catalizan MEMBRANA CELULAR (bicapa lipídica) ■ Estructura elástica, fina, flexible ■ Proteínas:55%, fosfolípidos:25%, colesterol:13%, otros lípidos:4%, carbohidratos:3% ■ La barrera lipídica impide la penetración de sustancias hidrosolubles ● Bicapa lipídica-> fosfolípidos, esfingolípidos, colesterol ● Impermeable a iones, glucosa, urea (hidrosolubles) ● Permeable a O2, CO2, alcohol (hidrosolubles) ● Esfingolípidos presentes en células nerviosas-> protección, transmisión de señales, sitios de adhesión para proteínas ● Colesterol-> determinar el grado de permeabilidad ante componentes hidrosolubles, controla fluidez de la membrana ■ Proteínas de la membrana celular integrales y periféricas ● Principalmente glucoproteínas ● P. Integrales: (la mayoría son glicoproteínas) ◆ Canales estructurales o poros (agua:hidrosolubles, iones*) ◆ Proteínas transportadoras (transporte activo:contragradiente) ◆ Enzimas ◆ Receptores de prod. qui. hidrosolubles-> hnas. peptídicas (ft. 2dos mensajeros) ● P. Periféricas ◆ Se unen a proteínas integrales ◆ Enzimas ◆ Controladores del transporte de sustancias ■

Hidratos de carbono -> glucocáliz ● Like glucoproteínas o glucolípidos ● 1/10 lípidos membranosos son glucolípidos ● La parte “gluco” casi siempre hacia afuera ● Glucocáliz: proteoglucanos (carbohidratos unidos a núcleos proteicos pequeños) en toooooda la superficie celular ◆ Most of this tienen carga negativa, para repeler otras cargas negativas ◆ Unión de glucocáliz-> unión de células ◆ Actúan como componentes del receptor de unión de hormonas ◆ Participan en reacciones inmunitarias

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Fx: ● ● ●

Intercambio de sustancias (permeabilidad selectiva) Receptor de sustancias (hormonas, medicamentos) Reconocimiento (complejo de histocompatibilidad: glicoproteínas reconocidas por el sistema inmune)

❖ TRANSPORTE: mantener equilibrio -> genera potencial de reposo (célula en equilibrio): concentraciones adecuadas IC y EC ■ Estado estacionario->  membrana estable, no importa el entorno, no importa las concentraciones ■ Estado de equilibrio->  concentración adecuada adentro y afuera ➢ Composición de elementos IC(K+, fosfato, sulfato) y EC/glucosa, Na+) son diferentes, por el transporte

LA MEMBRANA CELULAR CONSISTE EN UNA BICAPA LIPÍDICA CON PROTEÍNAS DE TRANSPORTE DE LA MEMBRANA CELULAR ➢ Formada casi totalmente por una bicapa lipídica, too moléculas proteicas insertadas en los lípidos, penetrando toda la membrana ➢ Bicapa no es miscible con LEC ni LIC (excepto sustancias liposolubles) ➢ Moléculas proteicas-> selectivas para sus tipos de moléculas ■ Proteínas transportadoras: Interrumpen continuidad de m. celular, ruta alternativa, cambios conformacionales desplazan la molécula ■ Proteínas canales: espacios acuosos, permiten movimiento libre de agua e iones ➢ Difusión ( movimiento molecular aleatorio de sustancias, por espacios intermoleculares de membrana o por proteínas transportadoras, energía: cinética) ➢ Transporte activo (Movimiento  de iones u otros, por proteína transportadora, con gradiente de energía de baja a alta concentración, requiere energía adicional de la cinética)

TRANSPORTE PASIVO: ❖ ÓSMOSIS: paso de líquidos a menor a mayor concentración soluto ➢ Agua-> entra a la célula e iguala a la presión osmótica extra e intra ➢ Va de sitio hipotónico-> hipertónico ➢ Concentración osmótica: 280- 300mOsm3

DIÁLISIS: paso de soluto a través de una membrana ➢ Dializador del organismo: riñón ➢ 250mg/dL-> glucosa en orina ❖ DIFUSIÓN: movimiento de partículas entre sí en un medio líquido o gas ➢ Movimiento de partículas-> “calor” ( aumenta calor, aumenta T°) ➢ El movimiento no se interrumpe EXCEPT-> T° 0 absoluto ➢ A ft. B (A se enlentece, B se aloca) ➢ DIFUSIÓN A TRAVÉS DE LA MEMBRANA ■ D. Simple: ● Movimiento cinético de moléculas->  a través de abertura de membrana o espacios intermoleculares (No interacción con proteínas transportadoras) ● Velocidad de difusión-> determinada por cantidad de sustancia disponible, velocidad de mov. cinético y tamaño de aberturas de membrana A través de intersticios de bicapa-> si es liposoluble O2, CO2(más difusible), alcohol(etanol) A través de canales acuosos que atraviesan membrana Acuaporinas (melosa) ● Velocidad de difusión-> aumenta de manera proporcional a la concentración de la sustancia ■

D. Facilitada: ● Requiere de proteína transportadora ● Regulado por ligando Unitransporte, simtransporte(too ligando), antitransporte ● Corriente eléctrica ● Impulso mecánico ● *Puede ser canales de escape o reclutamiento* ● Se une a moléculas o iones, y se desplaza a través de la membrana ● Cada canal se encuentra: abierto o cerrado ● Mediada por transportadores-> transportador facilita ● Se acerca a un máximo(transporte  máximo)-> V. máxima de difusión ● Saturable: número limitado de canales ● Glucosa, AA(ligando  principal Na+), iones

➢ Factores que determinan la velocidad de difusión: ■ Gradiente de concentración ■ Temperatura-> 37°C (baja T° disminuye movimientos cinéticos) ■ Peso molecular (a menor peso difunde más) ■ Área superficial ■ Distancia de difusión ( liposolubilidad ● O2, CO2, N2, alcoholes-etanol (elevada liposolubilidad) ■ Velocidad es directamente proporcional a su liposolubilidad ➢ Difusión de agua y de otras moléculas insolubles en lípidos a través de la membrana ■ Agua no es liposoluble BUT pasa rápidamente a través de canales proteicos-> ACUAPORINAS: 13 tipos diferentes en las células ■ Otras moléculas no liposolubles pueden atravesar los canales de los poros proteicos if-> hidrosolubles y pequeños ■ Limitado para mantener el volumen celular

➢ DIFUSIÓN A TRAVÉS DE POROS Y CANALES PROTEICOS: PERMEABILIDAD SELECTIVA Y “ACTIVACIÓN” DE CANALES ■ Poros compuestos por proteínas integrales de membrana-> tubos abiertos ■ Selectividad-> diámetro y carga eléctrica del poro ■ Ej. Acuaporinas: poro estrecho, moléculas de agua en fila india, es demasiado pequeño para el paso de iones hidratados ■ Canales proteicos ● Permeables de manera selectiva a ciertas sustancias ● Se pueden abrir o cerrar por compuertas reguladas por señales eléctricas (canales activados por voltaje) o sustancias químicas (canales activados por ligando) ■

Permeabilidad selectiva de los canales proteicos ● Selectividad-> diámetro, forma, naturaleza de las cargas eléctricas y enlaces químicos en su superficie interna ● Ej. Canales de K+ : 1000 veces mayor que Na+ ◆ Why tan selectivo? ➢ Estructura tetramérica, 4 subunidades proteicas simi que rodean un poro central ➢ En la parte superior : Bucles de poro-> filtro de selectividad: revestidos de oxígenos de carbonilo ➢ Iones hidratados (K+) interactúa con O2 carbonilo, lo deshidrata-> pasa a través del canal ➢ Iones Na+ son muy pequeños, por lo que no interactúan con O2 de carbonilo ●

Ej. Canal de Na+: 0,3-0,5 nm d. ◆ Superficies internas revestidas con AA con carga (-) ◆ (-) intensas arrastradas iones Na+ deshidratados

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Activación de los canales proteicos: apertura y cierre de compuertas ● Activación por voltaje ◆ Conformación molecular de compuerta responde al POTENCIAL ELÉCTRICO ◆ Ej. Canales de Na+: compuerta EC ( carga intensa negativa interior de la membrana-> cerrados) ◆ Ej. Canales de K+:compuerta IC (carga positiva interior de membrana-> abierto) ●

Activación química (ligando) ◆ Se abren por unión de una SUSTANCIA QUÍMICA (LIGANDO) que produce un cambio conformacional ◆ Ej. Canal de la acetilcolina : acetilcolina abre el canal(negativo), que permite paso de iones positivos o sin carga parche de membrana en pipeta ● Se puede fijar el voltaje de los dos lados de la membrana ● Parches tan pequeños con 1 sola proteína canal

➢ LA DIFUSIÓN FACILITADA NECESITA PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS DE MEMBRANA ■ Difusión facilitada: difusión mediada por un transportador (el transportador específico facilita la difusión) ■ Velocidad de difusión: se acerca a una V. máxima, a medida que aumenta la concentración de sustancia

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Why V. máx? Posiblemente por el cambio conformacional al ingresar una molécula (abrir de un lado, cerrar del otro) Sustancias que atraviesan con difusión facilitada: Glucosa-> 14GLUT y AA 

➢ FACTORES QUE INFLUYEN EN LA VELOCIDAD NETA DE DIFUSIÓN ■ La velocidad neta de difusión es proporcional a la diferencia de concentración a través de una membrana ● La velocidad que difunde hacia adentro: concentración moléculas exteriores ● Velocidad que difunde hacia afuera: concentración moléculas internas ● Difusión neta= C.exterior. C.interior ■

Efecto del potencial eléctrico de membrana sobre la difusión de iones: el “potencial de Nernst” ● Si hay potencial eléctrico-> los iones se mueven (aún sin gradiente de concentración) por el GRADIENTE ELÉCTRICO ● Diferencia de concentración (moverlos a izquierda) - diferencia eléctrica (moverlos a la derecha) ● Al ser la diferencia de concentración muy elevada-> se contrarrestan entre sí ● Equilibrio-> ecuación de Nernst ◆ FEM(mV)= +-61log C1/C2

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Efecto de una diferencia de presión a través de la membrana ● Membrana capilar sanguínea-> mayor 20mmHg en el interior que en el exterior ● Presión: suma de fuerzas de moléculas chocando en una superficie en time

● Dispone mayor energía producir el mov. neto del lado de mayor presión ➢ ÓSMOSIS A TRAVÉS DE MEMBRANA CON PERMEABILIDAD SELECTIVA: “DIFUSIÓN NETA” DE AGUA ■ La sustancia que más difunde-> AGUA (eritrocito 100 veces volumen) ■ Equilibrio: movimiento neto cero de agua (volumen celular constante) ■ Sometimes: diferencia de concentración del agua a través de la membrana-> Movimiento neto de agua “ÓSMOSIS” ■ Al ser la membrana permeable de manera selectiva al agua-> se da su difusión neta hacia el lado del NaCl para “disolverlo”

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PRESIÓN OSMÓTICA ● Cantidad de presión *diferencia de presión* necesaria para detener ósmosis (en el dibujo anterior) ● Diferencia de presión a ambos lados de membrana as bigger as detener ósmosis -> esa cifra es “Presión osmótica de solución con soluto no difusible

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Importancia del número de partículas osmóticas (concentración molar) en la determinación de la presión osmótica ◆ Presión osmótica-> determinadas por el N° de partículas/ unidad de volumen del líquido ➢ Why? grandes-> lentas, pequeñas-> rápidas ➢ c=mv2 /2 (tienen energía cinéticas medias simi) ◆ Número de partículas=concentración molar (si es una molécula que no se disocia)

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“Osmolalidad” el osmol ◆ Osmol=peso molecular-gramo de un soluto osmoticamente activo ➢ Ej. 180g glucosa= 1osmol glucosa ➢ BUT si se disocia es 2-> 58,5g NaCl = 2 osmoles de NaCl ◆ Osmolalilad : 300mosmol/kg de agua

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Relación entre osmolalidad y presión osmótica ◆ A T° normal-> 1osmol/litro : 19.300mmHg ◆ So 300mosmoles/L -> 5.790mmHg ◆ Presión osmótica líquidos corporales =5.500 mmHg ➢ Why? Iones como Na y Cl están muy atraídos entre sí, se mueven con restricciones y no general todo su potencial de presión osmótica: solo el 0.93 el valor calculado

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El término “osmolaridad” ◆ Like osmolalidad pero con Litros jaja salu2 ◆ Diferencias entre R y L escisión de ATP ■ Secundario: Energía-> diferencias de concentración iónica ➢ Depende de proteínas transportadoras-> imparte energía al transportado para ir en contra de gradiente electroquímico

➢ TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO ■ Energía: ATP o fosfatos ■ Transporte depende de : proteínas transportadoras ■ Puede moverse en contra de un gradiente ■ La bomba Na+K+ transporta iones Na+ hacia el exterior de las células e iones K+ hacia el interior ● Genera potencial de reposo (no es estático) ● Es electrógena porque genera un gradiente de concentración

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Proteína transportadora-> 2 proteínas globulares distintas : a y b(posiblemente anclaje) ◆ 3 puntos receptores para unión de iones Na+ (interior célula) ◆ 2 puntos receptores iones K+ (exterior) ◆ Porción interior cerca a Na+ tiene actividad ATPasa

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Puede funcionar a la inversa, según sus gradientes de concentración (energía mayor que la que es producida por hidrólisis del ATP) -> sintetiza  ATP 60-70% necesidades energéticas-> dedicadas al bombeo Na+ K

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Na+, K+, Ca+, H, cloruro Casa 3Na+, Mete 2K+ -> para mantener diferencias de concentración y establecer voltaje eléctrico negativo Permite transmitir señales nerviosas por todo el organismo

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La bomba Na+ K+ es importante para controlar el volumen celular ◆ Fx: controlar el volumen celular ◆ Interior celular: proteínas y moléculas orgánicas que no pueden salir de la célula -> TIENEN CARGA NEGATIVA (atraen Na+ K+ e iones positivos) - l ósmosis haría que las células exploten ◆ Salen 3 Na que no tienen tanta permeabilidad con la célula como K+ sooooo los iones quedan afuera -> pérdida neta de iones ◆ SI alguna célula se hincha se activa el mecanismo bomba Na+ K+

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Naturaleza electrógena de la bomba Na+ K+ ◆ Se desplaza una carga positiva neta desde el interior celular ◆ Electrógena-> genera un potencial eléctrico a través de la membrana celular (positividad exterior - negatividad interior)

Transporte activo primario de iones Ca++ ● Normally: baja en citosol ● 2 bombas de Ca++ de transporte activo primario ● La que está en membrana celular-> bombea Ca++ hacia el LEC ● La otra bombea-> orgánulos citoplasmáticos (RER, mitocondrias)

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Transporte activo primario de iones hidrógeno: importante en ● Glándulas gástricas del estómago ◆ Cel. parietales (capa profunda) -> activo primario más POTENTE, extremo secretor de parietales, concentración H+ aumenta hasta 1 millón de veces ◆ Es base para secreción de ácido clorhídrico ●

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Tienen un punto de unión muy específico para el Na+, tiene actividad ATPasa

Porción distal de los túbulos distales y conductos colectores corticales de los riñones ◆ Células intercaladas especiales- transporte activo primario too ◆ Secretan grandes cantidades de iones H+ de sangre->orina (eliminar líquidos corporales exceso de iones H+) ◆ Hacia la orina aprox 900 veces

Energía del transporte activo primario ● Determinada por cuanto se concentra la sustancia durante el transporte ● 10 veces una sustancia:1, 100 veces:2 , etc ● Energía (calorías por osmol)= 1.400 log C1/C2 ● El gasto energético puede ser muy grande-> cel. tapizan túbulos renales (90% energía just in this)

➢ TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO: COTRANSPORTE Y CONTRATRANSPORTE ■ Almacén de energía : a lot Na+ outside, poco Na+ intracelular ■ Energía de difusión de Na+ puede arrastrar otras sustancias junto con él a través de la membrana celular-> COTRANSPORTE ● Necesita proteína transportadora y se impulsa con al energía del gradiente de Na+ (gradiente de concentración=depósito de energía) ■ CONTRATRANSPORTE-> lo mismo pero la sustancia está intracelular ■

Cotransporte de glucosa y AA junto con iones Na+ ● Proteína transportadora tiene 2 puntos de unión en cara externa-> Na+ ft. someone ● No se produce cambio estructural de proteína hasta que se une el otro ● Glucosa-> importante en células epiteliales, renales e intestinales ● 5 proteínas transportadoras de AA ● Both: células epiteliales del tubo digestivo y de los túbulos renales, favorecer su absorción hacia la sangre ● Iones cloruro, yoduro, hierro y urato

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Contratransporte con Na+ de iones Ca++ e H+ ● Sodio-calcio ◆ Casi todas las membranas celulares, iones Na+ interior y Ca++ exterior ●

Sodio-hidrógeno(protón) ◆ Tejidos: túbulos proximales de los riñones (iones Na+ desde luz del túbulo hacia el interior de célula tubular, iones H+ hacia luz tubular) ◆ No es tan eficaz como el transporte activo primario de H+ ◆ Pero puede transportar cantidades muy grandes

➢ TRANSPORTE ACTIVO A TRAVÉS DE CAPAS CELULARES ■ Often se debe transportar sustancias a través de toda una capa celular ■ A través de: ● Epitelio intestinal ● Epitelio de los túbulos renales ● Epitelio de glándulas exocrinas ● Epitelio de vesícula biliar ● Membrana del plexo coroideo del cerebro ■

Mecanismo ● Transporte activo a través de la membrana celular de un polo de las células transportadoras de la capa

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Difusión simple o difusión facilitada a través de la membrana del polo opuesto de la célula

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Na+ a través de capa epitelial de intestinos, vesícula biliar, túbulos renales Células conectadas en polo luminal, en borde de cepillo Na+ y agua difunden al interior de las células Luego, las superficies laterales y basales transportan Na+ hacia el extracelular-> T.C. y vasos sanguíneos El agua se transporta too, por ósmosis Nutrientes se absorben desde el intestino hacia sangre, also filtrado glomerular por túbulos renales

TRANSPORTES WII ➢ Una célula puede tener varios tipos de transporte (cara apical, basal, lateral) ➢ Para Nernst-> equilibrio iónico TRANSPORTE DE MOLÉCULAS GRANDES ➢ ENDOCITOSIS: captación de espacio extracelular para la célula, con invaginación de membrana ■ Pinocitosis: organismos unicelulares se alimentan de moléculas, se incluye LEC ■ Fagocitosis: invaginación de la membrana celular atrapa partículas sólidas ➢ TRANSCITOSIS: transportadas a través de la célula-> endocitosis-exocitosis ➢ EXOCITOSIS: eliminación del material de desecho intracelular...