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Tema 2 Transporte a través de la membrana celular Dra. Gloria Segarra [email protected]

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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Lascélulastienencompartimentos separados pormembranas

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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Tiposdetransporteatravésdelamembrana 1.1.Difusiónsimple • Eltransporteserealizasingastodeenergía. • Eltransporteesafavordelgradientede concentracionesdesoluto. • Esconsecuenciadelmovimientoaleatoriodelas moléculas. • Ejemplos: – Agua – Diversosgases(O2,N2,CO2 yNO) – Ácidosgrasos,esteroides,vitaminas liposolubles(A,D,E,K) – Alcoholes 6

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1.1Difusiónsimple • Implicaqueelsolutotienequeentrar,atravesarysalirdela membrana. • Lavelocidaddedifusióndeunsolutoesproporcionalal: – Gradientedeconcentración. – Coeficientedepartición(solubilidadenaceite/solubilidad enagua). – Coeficientededifusión(dependedeltamañodela molécula,viscosidaddelmedio,etc.) – Espesordelamembrana. – Superficieoáreadeintercambio. 7

1.1.Difusiónsimple • Ladifusiónocurrehastaquela[]ext =[]int • Cualquiersolutoqueentrepuedevolverasalir. • Sielsolutoquedifundeesuniónounelectrolito (poseecargaeléctrica): – Siexisteunadiferenciadepotencialatravésdela membrana,influiráenlatasadedifusión(elK+ difundemejorhaciaunsitiodecarganegativa). – Ladifusiónpuedecrearunadiferenciade potencial.

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1.1.Difusiónsimple

Velocidad detransporte

Difusión simple

Concentracióndesoluto

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1.1.Difusiónsimple

Medio extracelular

O2

Células tisulares

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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1.2.1.Canalesiónicos Canalesdemembrana: – Movimientorápido demoléculas(107 moléculas/s). – Orificio atravésdeproteínasintegrales. – Permiteneltransporteenambossentidos. – Lasproteínasno seunenalasmoléculasoionesque transportan. – Ciertaespecificidadrespectoaltamañoycarga. – Flujoreguladoporaperturaycierredelorificio.

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1.2.1Canalesiónicos • Canalespasivosode“fuga” • Canalesactivos: Dependientes de voltaje

Dependientes de ligando extracelular

Dependientes de ligando intracelular

Dependientes de estímulos mecánicos

Cerrado

Abierto

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1.2.2.Ósmosis (acuaporinas) • Canalesdemembrana(acuaporinas) • Balancehídricoybalanceelectrolítico. • Laósmosiseselmovimientodeaguaentreloscompartimentos delorganismo. • Cuandounamembranasemipermeable separadosmediosenlos cualeslaconcentracióndeunasustancianodifusibleesdiferente, elaguapasaráhaciaelmediodemayorconcentracióndesoluto (ósmosis). • Portanto,laconcentracióndesolutosenlosfluidoseselmayor determinantedelbalancedelíquidos.

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1.2.2.Ósmosis (acuaporinas)

Diluida

Modelodeósmosis

Concentrada

Soluto Agua

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1.2.2.Ósmosis (acuaporinas) Volumen = X Volumen = X

H2O

Efectos osmóticos

H2O Glucosa 1 M

Glucosa 2 M

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1.2.2.Ósmosis (acuaporinas)

Presión osmótica

Fuerza que impide la variación de volumen

Volumen = X

Volumen = X

H2 O

Glucosa 1 M

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1.2.2.Ósmosis (acuaporinas). A. Unlíquido enelcual sepueden colocar células normales sinque varie elvolumen delascélulas es unlíquido isotónico. – NaCl 0,9%. – Glucosa5%. B. Unasolución quehace quelas células disminuyan devolumen es hipertónica. C. Cuando hace queaumenten es hipotónica.

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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Proteínastransportadorasdemembrana Transportadoresdemembrana: – Movimientomenosrápidodemoléculas(102‐103 moléculas/s). – Lasproteínasseunenalasmoléculasoionesquetransportany lamuevenfísicamente. – Características: • Sonespecíficos paraunasustancia(soluto). • Sesaturan (lavelocidaddetransportellegaaunmáximoal aumentarlaconcentracióndesoluto). • Puedenserinhibidos. • SiesafavordegradienteNOconsumeenergía. • Siescontraungradiente,consumeenergía.

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Proteínastransportadorasdemembrana Transportadoresdemembrana: 4pasos comunesdelostransportadores: 1. Reconocimiento deunsolutoporel transportador,porcentrosdefijación muyespecíficos. 2. Translocación delsoluto(sustrato)a travésdelamembrana. 3. Liberación delsolutoporel transportador. 4. Recuperación deltransportadorensu condiciónoriginalparapoderaceptar otramoléculadesoluto.

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1.2.3.Difusiónfacilitada

• Norequiereenergíametabólica,esuntransportepasivo:se realizasiguiendoungradienteelectroquímico(=difusión simple). • Empleauntransportador,yporlotanto,essaturable, específicoypuedehabercompetencia. • Conconcentracionesbajasdesoluto,esmásrápidaquela simple. • Conconcentracionesaltas,tiendenaigualarse. • Ejemplo:transportadoresdeglucosa(GLUT‐1...‐6),iones, aminoácidos. 22

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Comparacióndeladifusiónsimple ydifusión facilitada

Vvelocidaddetransporte

Difusiónfacilitada

Difusiónsimple

Concentracióndesoluto

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1.2.3 Difusiónfacilitada

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1.2.3.Difusiónfacilitada

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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1.3.1.Transporteactivoprimario • Eltransportedeunoomássolutosserealizacontraun gradientedepotencialelectroquímico,haciaelsitiodemayor concentración. • Eltransporterequiereelgastodeenergíametabólicaen formadeATP: – ATP ADP+Pi+energía. – ElPi fosforila laproteínatransportadora. • Ejemplos: – Na+,K+ ATPasa (bombadeNa+,K+)(entodaslas membranascelulares) – Ca2+ ATPasa (bombadeCa2+)(enretículosarcoplásmico) – H+,K+ ATPasa (bombadeH+,K+)(c.gástricasparietales).

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1.3.1Transporteactivoprimario 

Ejemplo:Ca2+ ATPasa (libera1‐2ionesdeCa2+ alespacio extracelularporcadamoléculadeATP).

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1.3.1Transporteactivoprimario Ejemplo:Na+ ,K+ ATPasa • Presenteentodas lasmembranasdetodas lascélulas. • BombeaNa+ desdeelLICalLECyK+ desdeelLECalLIC. • PorcadamoléculadeATPutilizada,saca3Na+ymete2K+ enlascélulas. • Comobombeamáscargapositivahaciaelexteriorque haciaelinterior,generaunaseparacióndecargayuna diferenciadepotencial(bombaelectrogénica).

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1.3.1Transporteactivoprimario Ejemplo:Na+ ,K+ ATPasa • MantienelosgradientesdeconcentraciónparaelNa+ yelK+ atravésdelasmembranas: Ki=140mM

Nai=10mM

Ke=4mM

Nae=142mM

• Paradarideadesuimportancia: – Consume~1/3delaenergíademuchascélulas – Consume~2/3delaenergíadelascélulasnerviosas.

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Bombade Na+,K+

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1.3.2.Transporteactivosecundario • Seproduceeltransporteacopladodedossolutos. • Unodelossolutos,engeneralelNa+,semueveafavorde gradienteelectroquímicoyelotrocontrasugradiente electroquímico. • ElmovimientodelNa+ proporcionalaenergía.Porlotanto, éstavienedemaneraindirecta(secundaria)delATPdela bombadeNa+,K+. • Eltransportesecundariodependeengranmedidadel funcionamientodelabombadeNa+,K+. • Dostiposdetransportesecundario: – Cotransporte. – Contratransporte.

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1.3.2Transporteactivosecundario • Cotransporte: – Losdossolutossetransportanenla mismadirecciónatravésdela membranacelular. – ElNa+ sedesplazahaciaelinterior,y lossolutoscotransportados también. – Ejemplo:

LEC

• Cotransporte deNa+‐glucosaydeNa+‐ aminoácidosenintestinodelgadoy túbulorenal. Citosol

1.3.2Transporteactivosecundario

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1.3.2Transporteactivosecundario

• Contratransporte:

LEC

– Losdossolutossetransportanen direccionesdistintasatravésdela membranacelular. – ElNa+ sedesplazahaciaelinterior,y lossolutoscotransportadosse muevenhaciaelexteriorcelular. – Ejemplos: • ContratransportedeCa2+‐Na+. • ContratransportedeH+‐Na+. Citosol

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Transporte a través de la membrana celular Tiposdemovimientos atravésdelasmembranas. 1.Transportedemoléculaspequeñas 1.1.DifusiónSimple 1.2.MovimientoFacilitado 1.2.1.Canalesiónicos

TransportePasivo

1.2.2.Ósmosis:Acuaporinas 1.2.3.DifusiónFacilitada 1.3.Transporte activo 1.3.1T.A. Primario 1.3.2T.A.Secundario: Cotransporte Contratransporte

TransporteActivo

2.Transportedemacromoléculas: 2.1Endocitosis 2.2Exocitosis

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2 Transportedemacromoléculas • Transportedemacromoléculas atravésdelas membranas: – Endocitosis. – Exocitosis. • Endocitosis:mecanismoporelcualseincorporanmacromoléculas, grandespartículas,pequeñasmoléculaseinclusootrascélulasal interiorcelular. Lamembranaplasmáticaseinvaginahaciaelinteriorcelular, mientrasrodealosmaterialesdelexterior.

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2 Transportedemacromoléculas Endocitosis.

Invaginación

Formación de una bolsa

Formación de la vesícula

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2 Transportedemacromoléculas

• Exocitosis:procesoporelcualseexcretansustanciashaciael exteriorcelular. • Ejemplo:excrecióndemacromoléculas,comoenzimasyotras proteínasolípidos. • Requierelafusióndelamembranadelavesículaquecontienelas macromoléculasconlamembranacitoplasmáticayladifusiónde sucontenidohaciaellíquidoextracelular. • Muyimportanteenlossistemasendocrinoynervioso.

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2 Transportedemacromoléculas

Exocitosis.

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2 Transportedemacromoléculas

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