Membrana Celular Teórico 1

Transcripción

1 Membrana Celular Teórico 1 Dra. María Laura Fischman Física Biológica 2008 fischman@fvet.uba.ar

2 Membrana plasmática (700 m 2 ) Membranas internas (7000 m 2 ) Citoesqueleto ( m 2 )

3 Funciones de las membranas celulares Barreras físicas Transporte de iones y moléculas Receptoras y transductoras de señales Productoras y transductoras de energía Medio ambiente de máxima eficiencia

4 Concentración típica de iones en el medio intra y extracelular Iones Célula Sangre (mm) (mm) Célula de mamífero (Vertebrado)

5 Características Dinámica Semipermeable Selectiva Estructura

6 Estructura de la membrana celular Lípidos Proteínas Hidratos de carbono Modelo de Mosaico Fluido (Singer y Nicholson, 1972)

7 Lípidos presentes en las membranas celulares de los mamíferos Membrana Fosfolípidos Glicolípidos Esteroles Plasmática 50%60% 5%17% 15%22% Organelas 70%95% 5%10% 5%15%

8 Bicapa lipídica Cabezas polares Colas hidrofóbicas Cabezas polares

9 Calor Consistencia GEL Consistencia FLUIDA

10 FC FC: Fosfatidilcolina FC y colesterol EM EM y colesterol EM: Esfingomielina

11 Proteínas de membrana Matriz extracelular Citosol Citoesqueleto

12 Funciones de las proteínas de membrana Adhesión celular Canales proteicos entre dos células Transporte selectivo de moléculas Transducción de señales Bombas dependientes de ATP Enzimas

13 Proteínas de adhesión celular

14 Proteínas transportadoras Transportadores ( moléculas/s)

15 Proteínas bomba Proteínas enzimas Bomba ATPdependiente ( iones/s) Exterior Citosol

16 Hidratos de carbono Glicoproteínas Glicolípidos

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18 Permeabilidad relativa de diferentes moléculas frente a una bicapa lipídica pura

19 Tipos de Transporte Transporte pasivo: Transporte pasivo: Difusión simple: partículas no cargadas A favor de Difusión concentraciones facilitada: moléculas y/o iones Sin gasto de energía Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos Transporte activo: Transporte activo: Transporte primario: En Bombas contra dependientes de concentraciones ATP Con Transporte gasto de secundario: energía Cotransporte Na glucosa

20 Difusión de moléculas Difusión: tendencia de toda sustancia a esparcirse uniformemente a través del espacio que se encuentra a su disposición. La distribución espacial de moléculas debe ser heterogénea, debe existir una diferencia de concentración entre dos puntos del medio. Las moléculas se moverán desde donde están en mayor concentración hacia donde se encuentran en menor concentración. Tinta Tiempo

21 Difusión simple de partículas NO cargadas Se rige por la ley de FICK El flujo neto de moléculas por unidad de área, en la unidad de tiempo, es proporcional al gradiente de concentración J = D. C i x Flujo mol cm 2.s Coeficiente de difusión cm 2 s Gradiente de concentración cm 4 mol Temperatura Tamaño del soluto Medio de difusión

22 Ley de Fick aplicada a la membrana celular J = D. (Ce Ci) e P = D e Permeabilidad cm s J = D. (Ce Ci) e J = P. (Ce Ci) Ce > Ci: Influjo Ce < Ci: Eflujo

23 Ley de Fick aplicada a la membrana celular J (mol/cm 2.s) P = J 2 J 1 C 2 C 1 J 1 J 2 C 1 C 2 CeCi (mol/cm 3 )

24 Liposolubilidad Coeficiente de partición (K) K = Solubilidad en fase orgánica Solubilidad en fase acuosa K > 1 Sustancia liposoluble

25 Permeabilidad Efecto del tamaño molecular en la difusión simple Tamaño molecular

26 Difusión facilitada Mediada por proteínas transportadoras Altamente específica Más rápida Presenta cinética de saturación

27 Comparación entre difusión simple y facilitada J (mol/cm 2.s) Difusión simple Difusión facilitada J máx CeCi (mol/cm 3 )

28 Movimiento de partículas cargadas Existencia de potencial de membrana Condensador Plano concentración potencial Iones intracelulares Iones extracelulares K Mg Na Ca A no difusibles Cl HPO4 HCO 3

29 Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos (Transporte pasivo) Canales iónicos ( iones/s) Cerrado Abierto

30 Para el K : I K K E [K ]e < [K ]i J ( c) (Flujo debido a c) J ( v) (Flujo debido a v) Jneto: EFLUJO

31 Para el Na : I Na Na E [Na ]e > [Na ]i J ( c) (Flujo debido a c) J ( v) (Flujo debido a v) J neto = J ( c) J ( v)

32 Para el Cl I Cl Cl E [Cl ]i < [Cl ] e J ( c) (Flujo debido a c) J ( v) (Flujo debido a v) Jneto = 0

33 Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos Tipos de flujo iónico: influjo (hacia el interior) eflujo (hacia el exterior) flujo neto (suma algebraica = equilibrio pasivo) Ion de Potencial de Concentración Flujo Neto Na Influjo Influjo Influjo K Influjo Eflujo Eflujo Cl Eflujo Influjo 0

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35 Transporte activo: En contra de concentraciones Con gasto de energía Bomba ATPdependiente ( iones/s) Exterior Citosol

36 Transporte activo: Bomba de sodio/potasio Exterior Na Unión de Na y ATP Fosforilación de la proteína Cambio conformacional K Citosol Liberación de Na y unión de K Liberación K De fosforilación y cambio conformacional

37 Transporte activo secundario de glucosa Sangre K / Na BAJA Citoplasma célula intestinal K / Na ALTA GLUCOSA Luz intestinal Na Cl dietario BAJA