Núcleo 3 - Transporte a través de membranas (Resumen) PDF

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Transporte a través de membranasLas membranas de la célula principalmente se constituyen de 3 biomoleculas, las proteínas, lípidos y glucosa. A su vez esta membrana va a ser muy permeable permitiendo el pasaje de iones, moléculas y partículas por diferentes procesos de un medio extra a intracelular ...

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ARTI II

Transporte a través de membranas Las membranas de la célula principalmente se constituyen de 3 biomoleculas, las proteínas, lípidos y glucosa. A su vez esta membrana va a ser muy permeable permitiendo el pasaje de iones, moléculas y partículas por diferentes procesos de un medio extra a intracelular o viceversa. También van a recibir mensajes químicos a través de receptores para llegar a una respuesta en concreto.

Con respecto a la estructura va a depender en que tejido se encuentra esa células y que función cumple, ejemplo la mitocondria posee más proteínas o las fibras nerviosas al ser permeables más lípidos. Los componentes de la membrana son: 

Lípidos, fosfolípidos anfipáticas, cabeza hidrofílica y cola hidrofobicas. El colesterol que de esta depende la permeabilidad.



Carbohidratos, glucolipidos o glucocalix que funcionan como receptores de mensajes.



Proteínas, proteínas periféricas yuxtapuestas en la bicapa lipídica, proteínas transmembrana que pueden ser de canal, a partir de poros, o de transportes que obtiene complejos de unión .

Transporte de membranas 

Para empezar hay varios mecanismos de transporte, el más conocido es el pasivo o activo que es a través de la bicapa. Aquí actúa un gradiente de concentración si yo me muevo de un medio extracelular donde tengo menos moléculas que en el intracelular requiero de más energía que la cinética para pasar, entonces hablamos de bombas de potasio, entre otras, un transporte activo, ahora si la sustancia pasa sin problemas de un medio de mayor concentración a otro de menor no requiero de otra energía más que la cinética, entonces hablamos de transporte pasivo que a su vez se divide en libre, difusión simple u osmosis, y mediado que sería a partir de proteínas canales o transportadores que obtienen sitios de unión y producen un cambio conformacional.

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Transporte pasivo Transporte libre Difusión simple 

Moléculas que son hidrofobicas como solutos liposolubles van a pasar libremente por la bicapa.



Otras que pasan son el agua, urea, oxigeno sodio.



Las sustancias deben de ser hidrofobicas y apolares

Osmosis La osmosis es un mecanismo de difusión simple donde voy de una región que tengo mayor concentración de soluto a la de menos concentración de solutos (cuando hablamos de solidos). Cuando no referimos al solvente hablamos de región donde tengo menos concentración de solutos a donde tengo más. También la concentración de solvente y soluto dependen del volumen, con respecto a esto la célula va a responder de una determinada manera: 

Solución hipotónica, la célula tiene más cantidad de agua que de solutos por lo tanto se hincha.



Solución hipertónica, tengo más concentración de solutos, la célula se va a contraer.



Solución isotónica tenemos un balance de agua y solidos por lo tanto la célula queda en su forma normal.

Difusión facilitada o por mediadores 

Necesitan de un mediador de una proteína, en caso de la glucosa es el GLUT en hígado que es uniport y en glóbulos rojos por ejemplo el intercambiador de HCO-CI que es antiport. Se conocen como permeasas.



Las proteínas que llevan un soluto de un lado al otro de la membrana se llaman uniport.



Cuando dos sustancias en simultáneo pasan de un lado de la membrana al otro hablamos de cotransporte o Symport.



Cuando se traslada dos solutos en distintas direcciones lo denominamos contransporte o antiport. En los dos últimos ambos solutos se acoplan.



Las proteínas canales son como poros que pasa la sustancia sin energía y a favor de su gradiente pero pasan moléculas pequeñas. Página 2 de 9

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Proteínas canal con comunicación o nexos que se une una células con 6 conexones o subunidades y otras células con otros 6 y estos por lo general son por mensajes y requieren de intermediarios.

Transporte activo 

En el transporte activo se va a pasar un soluto en contra de su gradiente para esto necesito de proteínas transportadoras que hidrolicen ATP.



Las proteínas poseen complejos de unión en este caso un complejo α donde se une el ATP y lo hidroliza.



A su vez este mecanismo se divide en primario y en secundario, en primario con el ATP ingresa la sustancia a la célula y ya.



El secundario voy a requerir de dos proteínas la primera que me va a hidrolizar ATP luego este soluto cargado va a aprovechar esa energía para liberar otro soluto.



Bomba de sodio potasio con glucosa es un ejemplo del secundario, por una proteína contransportadora libero 3 Na con hidrolisis de ATP a la vez que ingreso 2 de K, el Na cargado energéticamente va a traer a la célula glucosa por cotransporte. El Na y K son acopladas y la hidrolisis la realiza la ATPasa.



Un ejemplo del transporte primario puede ser el de la bomba sodio potasio sin el ingreso luego de la glucosa.

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Transporte por vesículas Requieren energía de ATP y GTP. 

La endocitosis es la entrada de macromoléculas, partículas o moléculas del exterior se asocian mediante receptores a la membrana, esta se invagina formando un “paquetito” vesícula y la ingresa a la célula. 

Fagocitosis, por lo general se realiza en células como los macrófagos en donde se fagocitan moléculas solidas de gran tamaño. La membrana forma unas prolongaciones que atrapan a la molécula y la invaginan al interior. Luego estos fagosomas son digeridos por la célula por lo general mediante el lisosoma.



Pinocitosis, este en cambio de la anterior, entra a la célula material liquido o iones o partículas, y a su vez se divide en varias más: 

Macropinocitosis, va a ser muy parecida a la fagocitosis en la que voy a ingresar varia cantidad de líquido, la membrana se prolonga abraza el contenido y lo ingresa a la célula. Tampoco se digieren.



Mediada por proteínas como clatrina, en la membrana posee unos receptores que mediante señales atrapan determinado producto y se invagina con receptores y todo e ingresan a la célula. Es un mecanismo de señalización.



La exocitosis es lo contrario, secretar contenido a través de vesículas formadas en el aparato de Golgi son envidas por la región trans hacia la membrana y se exportan mediante una evaginación: 

Constitutiva, es continua se prepara la vesícula y se libera de la membrana.



Regulada, es mediante señalización distintos receptores se asocian en la vesícula y son transportadas hacia el exterior.

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Mecanismo de señalización o receptores de membrana La primera fase es de reconocimiento donde tenemos una señal que se une a un receptor de la membrana que son transmisores de mensajes intracelulares. Luego sucede la fase transducción,

de

en

el

que

el

primer

mensajero,

neurotransmisores, hormonas, factores de crecimiento y citoquinas o también son llamadas moléculas efectoras que realizan cambios conformacionales a esta señal para que ingresen a proteínas o complejos enzimáticos y sintetizarlos en pequeñas moléculas donde pasa a la tercera fase la amplificación que obtenemos la transmisión por señal al interior de la célula y luego tenemos respuestas. 

Receptores de superficie de membrana van a captar todos aquellos mensajes que no pueden pasar la membrana fácilmente como las hidrofílica o polares.



Receptores intracelulares captan señales hidrofobicas, es decir las que atraviesan la membrana fácilmente. Los receptores son esteroideos, receptores citoplasmáticas, andrógenos, progesteronas, sobre todo hormonas, o invaginaciones de membranas llamadas claveolas.

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El mecanismo intracelular, funciona diferente, este mecanismo funciona en ligando como hormonas esteroideas, vitamina D entre otros que cruzan la membrana con facilidad. Esta hormona una vez dentro de la célula se va a unir a un receptor, que forma dímeros (explicado más adelante) que se encuentra en el citosol o en el núcleo (hormona-receptor). Una vez unido la hormona al receptor actúa directo sobre el ADN en una secuencia que se denomina elementos de respuesta a la hormona o HER para activar la transcripción y obtener un ARN mensajero es llevado hacia afuera del núcleo para que los ribosomas sinteticen esa proteína y vaya a cumplir su función.

Receptores Una misma hormona puede activar o servir para procesos distintos como la adrenalina que activa la glucolisis y a su vez la lipolisis en células distintas. También se hablan de agonistas que son compuestos parecidos al agente fisiológico que se une al receptor, los antagonistas se unen al receptor pero no hacen nada funcionan como inhibidores competitivos. Se clasifican en: 

Ionotropicos, que son receptores de iones, es decir de cargas dependen de un voltaje por lo mismo dependiendo del gradiente si yo tengo más cargas negativas de un lado que del otro voy a tender a usar este mecanismo, a parte puede actuar como efector es decir segundo mensajero. Más fácil de entenderlo es que por ejemplo mediante un neurotransmisor, como puede ser la dopamina, va a ser captado por un determinado receptor, a su vez se va a abrir un determinado canal para un ion en concreto y esos iones dentro de la célula corresponderán a los segundos mensajeros que luego darán una respuesta.

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Metabotrópicos que se asocian a otros complejos enzimáticos.

Receptores asociados a proteínas G (Metabotrópicos) 

Para empezar el receptor en estos casos es un complejo proteico de 7 hélices alfas que se asocia a la proteína G otro compuesto proteico que obtiene 3 sitios uno alfa otro gama y otro beta, a esto se le llama heterotrimero. Este funciona como segundo mensajero que obtiene un GDP y luego lo transforma a GTP y se activa para luego amplificar el neurotransmisor o el mensaje en sí.



Viene un ligando al receptor de 7 hélices, pasa a la proteína G en el sitio alfa se forma GDP a GTP y el ligando a la unión beta y gama funcionando como efector, luego el ligando se amplifica, en la subunidad alfa de la proteína G se hidroliza para obtener GDP y P libre para volver a comenzar.



Los efectores son los sistemas que van a obtener esos 2dos mensajeros y cambiarlos para utilizarlos en la actividad celular, Los principales de la proteína G son:



La formación del AMPc Adenilato

ciclasa se forma a partir de que obtengo GTP por la proteína G, que se separó de la subunidad alfa, y por otro lado la beta y gama. Luego por el HR (receptor-hormona) va a activar a una proteína adenilato ciclasa que es activada por ATP y GTP que va a realizar un cambio conformacional para producir AMP C se llama así porque es un fosfato cíclico. Por último la subunidad alfa de la proteína G hidroliza el GTP para obtener GDP. La AMPc a su vez activa las proteínas quinasas A o PKA. A du vez la PKA va a desencadenar la cascada enzimática de fosforilacion. 

El fosfatidilinositol (PI) es un componente de membrana no tan importante que obtiene receptores. Ingresa una sustancia al complejo de 7 hélices pasa a la proteína G donde se le realiza un cambio conformacional se forma GTP y se suelta la unión beta y gama. A su vez la GTP va a activar a la Página 7 de 9

ARTI II fosfolipasa C (beta) que va a catalizar la hidrolisis de fosfatidilinositol 4,5-bifosfato para generar diaciglicerol o DAG y inositol 1, 4, 5 trifosfato, estos son segundo mensajeros y otra fosfolipasa C (gama) aparece y estos dos mensajeros siguen caminos diferente. 

El inositol se asocia a receptores del RE que forman canales de calcio, al unirse con el inositol estos calcios se liberan. Y el diaciglicerol se asocia a proteínas quinasas C y las activa para fosforilar otros compuestos, Activan la cascada de fosforilacion.

Receptores intracelulares, tirosina quinasa 

Son proteínas que poseen dos sitios de unión. Varias hormonas como la insulina o factores de crecimiento se van a unir a un receptor en la parte N-terminal de la quinasa (sitios alfa) y esta va a sufrir un cambio conformacional pasando a ser un dímeros (dos proteínas), en el caso de la insulina ya el receptor está formado por un heterodímero. Es decir el dímero va a ser la tirosina que con la activación de la hormona se cierra.



Una vez cerrada la tirosina en el sitio beta de la quinasa que tiene contacto con el citosol (sito c) y se va a autofosforilar, esta autofosforilacion hace que el receptor se active a un más y pasa a las células diana.



Estas

“rutas

hormona

por

acoplan

“de lo

receptor-

general

siguiendo

convergencia,

se una

divergencia

o

comunicación cruzada. Entonces un segundo mensajero puede ser utilizado

en

diferentes

mecanismos y uniones y llegar a la misma o una respuesta en concreto. Página 8 de 9

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Regulación de receptores Para tener una respuesta las células o más bien la fisiología del organismo no requiere que todas las hormonas se tengan que unir a todos los receptores para obtener una respuesta, de esto va a depender distintas situaciones, por ejemplo, si yo tengo mucha cantidad de insulina necesito menos receptores y si yo tengo un déficit necesito más receptores. Entonces la regulación depende de la cantidad de hormonas que el organismo necesite, y los receptores que no utilizo son llamados de reserva. 

El up regulation o sensibilización es cuando hay poca cantidad de hormona requiero de más receptores de más regulación por eso se llama up, subo la cantidad de receptores.



El Down regulation es cuando tengo gran cantidad de hormona requiero de menos receptores o de una desensibilización por eso se llama down bajo la cantidad de receptores. 

Homologa cuando la regulación depende del propio ligando en un propio receptor.

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Heterologa es cuando los receptores no dependen de un propio ligando depende de otros como los fármacos.

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