TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR Gershom Axel Roque Rojas Estudiante de la C.A.P. Medicina Humana
Composición química de los líquidos Extracelular e intracelular: diferencias
Responda a esta interrogante Como es posible que se produzca esta diferencia en la concentración de distintas sustancias a cado lado de la membrana? Por mecanismos de transporte a cado lado de la membrana celular
Mecanismos de transporte y proteínas transportadoras
La membrana celular 4 % 25 % 55 % 13 % El grueso de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros Capa bilipídica actúa como una barrera Proteínas tienen propiedades muy especiales: ruta alternativa Proteínas de los canales: espacios acuosos, iónicos y moleculares: Proteínas transportadoras: Carriers
TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR Se realiza básicamente por 2 mecanismos: Difusión Transporte activo
La Difusión Es el movimiento aleatorio de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una región de menor concentración Se realiza a través de los espacios intermoleculares de la membrana o en combinación con un carrier Se produce importante cantidad de energía (calor) dado por el propio movimiento
Difusión a través de la membrana celular Se divide en 2 subtipos: Difusión Simple Difusión facilitada
Difusión simple el movimiento cinético de las moléculas o de los iones, se produce a través de una abertura de la membrana o a traves de espacios intermoleculares sin interacción de carriers
Difusión simple: características Depende de: Cantidad de sustancia disponible Velocidad del movimiento cinético Numero y tamaño de las aberturas de la membrana
Difusión de sustancias liposolubles a traves de la capa bilipídica: principio de la liposolubilidad O2, N, CO2, alcohol
Difusión simple de oxígeno
Difusión de agua y otras moléculas insolubles en lípidos a traves de canales proteicos Aquaporinas
Ejemplo de difusión de agua La cantidad de agua que difunde en las dos direcciones a través de la membrana del eritrocito durante cada segundo es 100 veces mayor que el volumen del propio eritrocito
Otros ejemplos Por ejemplo la urea tiene un diámetro 20% mayor que el de agua ya pesar de ellos su penetración a través de los poros de la membrana celular es aproximadamente 1 000 veces menor que la del agua
Difusión a través de los poros y canales proteicos y activación de estos canales
Difusión a través de los poros y canales proteicos y activación de estos canales Los canales proteicos tiene 2 características importantes: Permeabilidad selectiva Tienen compuertas
Permeabilidad selectiva de los canales proteicos Características de la selectividad: Diámetro Forma Naturaleza de las cargas eléctricas Enlaces químicos
Permeabilidad selectiva de los canales proteicos 0,3 x 0,5nm de diámetro aminoácidos 0,3 x 0,3nm de diámetro +
Activación de los canales proteicos Proporciona un medio para controlar la permeabilidad iónica de los canales 2 mecanismos Activación por voltaje Activación química por ligandos
Activación por voltaje -
Activación química por ligandos Acetilcolina Canal de la Acetilcolina (-) 0,65nm Unión de sustancia química a proteína: cambio conformacional de la molécula de la proteína
Estado abierto frente a estado cerrado de los canales activados Gradiente de potencial transmembrana de 25 mv Pinzamiento zonal de membrana 1 o 2 um
Difusión facilitada o difusión mediada por un transportador Es la difusión de moléculas específicas a través de la membrana celular con la ayuda de moléculas transportadoras (proteínas) La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que en la difusión simple
Diferencia entre difusión simple y facilitada
Que limita la velocidad de la difusión facilitada? Glucosa Galactosa Aminoácidos
La insulina permite que las células capten glucosa activando al transportador GLUT4 Transportador GLUT4 Receptor con actividad tirosincinasa
Factores que influyen en la velocidad neta de la difusión facilitada Diferencia de concentración Difusión neta proporcional: (Ce Ci) Efecto del potencial eléctrico: potencial de Nernst FEM (mv)=+- 61 log C1/C2 Diferencia de presión Presión: suma de fuerzas que chocan contra una unidad de superficie en un momento dado
Osmosis: introducción Cada segundo difunde normalmente una cantidad suficiente de agua en ambas direcciones a través de la membrana del eritrocito igual a aproximadamente 100 veces el volumen de la propia célula
Osmosis flujo de agua a través de una membrana semipermeable desde un compartimento donde la concentración de solutos es más baja hacia otro donde la concentración es mayor
Osmosis proceso de movimiento neto del agua que se debe a la producción de una diferencia de la concentración del agua
Presión osmótica la cantidad exacta de presión necesaria para detener la osmosis
Presión osmótica Diferencia de presión a través de la membrana en este punto es igual a la presión osmótica de la solución que contiene el soluto no difusible
Concentración molar La presión osmótica que ejercen las partículas de una solución esta determinada por el numero de partículas por unidad de volumen de liquido Concentración molar: concentración de la solución en función del numero de partículas
Presión osmótica: factor determinante el factor que determina la presión osmótica de una solución es la concentración de la solución en función del número de partículas
Osmolalidad: El Osmol Osmol: es el peso molecular-gramo de un soluto osmóticamente activo Se usa para expresar la concentración de una solución en función del numero de partículas (en lugar de gramos)
Osmolalidad: El Osmol Ejemplos: 100 g de glucosa = 1 osmol de glucosa 58.5 de ClNa = 2 osmoles Entonces: 1 solución que tiene 1 osmol de soluto disuelto por cada Kg de agua tiene una osmolalidad de un osmol por Kg 1 solución que tiene 1/1000 osmoles disueltos por Kg tiene una osmolalidad de 1 miliosmol por Kg
Osmolalidad: El Osmol Osmolaridad normal del LEC y LIC = 300 miliosmoles por kg de agua Es difícil medir los kg de agua de una solución para determinar la osmolalidad Osmolaridad : concentración osmolar expresada en osmoles por litro de solución
Relación entre osmolalidad y presión osmótica A temperatura normal de 37 grados centígrados: Una concentración de 1osmol/l producirá una presión osmótica de 19.300 mmhg en una solución Una concentración de 1 miliosmol/l es igual a una presión osmótica de de 19.3 mmhg 19,3 x 300 = 5790 mmhg (presión osmótica)
Relación entre osmolalidad y presión osmótica Sin embargo: el valor medio es de solo 5500 mmhg Por lo tanto la presión osmótica real en promedio en los líquidos corporales es de aproximadamente : 0,93 veces el valor calculado
Osmolaridad
Transporte activo: introducción
Transporte activo Transporte de moléculas o iones en contracorriente, en contra de un gradiente de concentración, eléctrico o de presión Requiere una alta fuente de energía
Transporte activo Incluyen el transporte de: Sodio Potasio Calcio Hierro Hidrógeno Cloruro Yoduro Urato Diversos azúcares Aminoácidos
División Se divide en 2 tipos según el origen de la energía: Transporte activo primario Transporte activo secundario
Transporte activo primario La energía procede directamente de la fragmentación del ATP o de algún otro compuesto de fosfato de alta energía (fosfato de creatina)
Transporte activo secundario La energía procede secundariamente de la energía que se almacenó en forma de diferencia de concentración iónica entre los dos lados de la membrana celular que se generó originalmente en el transporte activo primario
Diferencia esencial entre difusión facilitada y transporte activo Transporte activo: el carrier imparte energía a la sustancia transportada para moverla contra el gradiente electroquímico
Transporte activo primario Sustancias que se transportan: sodio, potasio, calcio, hidrógeno, cloruro y otros iones
Transporte activo primario: Bomba sodio-potasio Beta PM 55.000 Alfa PM 100.000
Bomba Na-K: características
Importancia de la bomba sodio-potasio Controlar el volumen de todas las células - - - Proteínas y moléculas orgánicas con carga negativa Bomba electrógena
Bomba electrógena
Bomba de calcio 2.4 meq/l 0.0001 meq/l
Transporte de hidrógeno Células parietales del estómago
Transporte de hidrógeno
Energética del transporte activo primario Depende de la concentración de la sustancia durante el transporte Energía (calorías x osmol)=1400 log C1/C2 Así: La cantidad de energía necesaria para concentrar 10 veces 1 osmol de una sustancia es de aproximadamente 1400 calorías Para concentrar 100 veces =2800 calorías
Transporte activo secundario: cotransporte Importante en los intestinos y riñones
Contratransporte Transporte en una dirección opuesta al ion primario Contratransporte sodio-calcio en casi todas las células Contratransporte de sodio-hidrógeno: Túbulos proximales de los riñones Na Ca
Transporte activo a través de una capa celular Se refiere al transporte de sustancias a través de todo el espesor de una capa celular en lugar de una membrana celular Epitelio intestinal Epitelio de los túbulos renales Epitelio de las glándulas exocrinas Epitelio de la vesícula biliar Membrana del plexo coroideo
Transporte activo a través de una capa celular
Resumen