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Transporte membrana

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Publicado en: Salud y medicina
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Transporte membrana

  1. 1. INTERCAMBIO DE LA CELULA CON EL MEDIO EXTERNO• la célula mantiene su • El potencial de reposo en la composición interna membrana depende de un debido a que la Gradiente de Concentración membrana plasmática y de un Gradiente Iónico. es selectivamente • Potencial de reposo -70 mV permeable a las moléculas pequeñas.• La mayoría de las moléculas biológicas son incapaces de difundir a través de la bicapa fosfolipídica. 1
  2. 2. Tipos de transporte através de la membrana celular Fagocitosis 2
  3. 3. Transporte pasivo 1. Difusión simple• Es un proceso no selectivo por el que cualquier molécula se disuelve en la bicapa fosfolipídica, difunde a través de ella y después se disuelve en la solución acuosa del citoplasma.• Solo gases (O2 y el CO2), moléculas pequeñas polares pero sin carga (H2O y el etanol) o hidrofóbicas (benceno) son capaces de difundir a través de la membrana. 3
  4. 4. 2. Difusión Facilitada POR PERMEASAS• Las proteínas transportadoras mueven gran variedad de iones o moléculas. Cuando fijan una molécula de sustrato, cambian su conformación para que solo esa molécula sea transportada.• Transportan una molécula a la vez, a favor de un gradiente de [ ]. Mueven glucosa, galactosa y fructosa (GLUT1 a GLUT13), aminoácidos, nucleósidos, monosacáridos y otras moléculas pequeñas. Características de las permeasas• La velocidad de transporte es mayor con la permeasa• El transporte es específico• El transporte está limitado por el número de moléculas de la permeasa• Las proteínas transportadoras se saturan. 4
  5. 5. DIFUSION FACILITADA POR PERMEASAS Estructura del transportador de glucosa GLUT DIFUSION FACILITADA DE GLUCOSA, GALACTOSA Y FRUCTOSA POR LAS GLUTSitios de unión de la glucosa:Restos aminoacídicos polares 5
  6. 6. 2. DIFUSION FACILITADA POR CANALESLas proteínas de canal forman poros abiertos a través de lamembrana y permiten la libre difusión de moléculas del tamaño ycarga apropiadas.• Transportan agua o iones específicos a favor de su gradientede concentración o su potencial eléctrico.Las Acuaporinas son proteínas de canal que permiten el pasode moléculas de agua a mayor velocidad.Los Canales regulados por ligandos: se abren en respuesta ala unión de neurotransmisores: Los R. Ionotrópicos y R.Metabotrópicos ligados a proteína G, forman canales iónicos.Los canales iónicos permiten el transporte de iones. Tres propiedades son fundamentales para su función:h)Es un transporte muy rápidoi)Los canales son muy selectivosj)NO se encuentran siempre abiertos, su apertura es regulada 6
  7. 7. 2. DIFUSION FACILITADA POR CANALES IONICOSLos canales de K+ y Na+ generan el potencial eléctricode reposo normal a través de una membrana. CANAL DE Na+ CANAL DE K+ 7
  8. 8. 3. TRANSPORTE ACTIVO BOMBAS IMPULSADAS POR ATP• Usan la energía de la hidrólisis del ATP para mover iones o moléculas pequeñas en contra de un gradiente de [ ] o un potencial eléctrico.• El voltaje y el gradiente de [ ] iónica gobiernan el movimiento de iones K+, Cl- y Na+.• La energía consumida por las células para mantener los gradientes de [Na+, K+, H+, Ca2+] a través de las membranas es alta: 25% del ATP producido en células nerviosas y renales y hasta el 50% en eritrocitos• En células tratadas con venenos que inhiben la producción aeróbica de ATP, la [ ] iónica intracélular gradualmente se aproxima a la del medio externo. Al final las células mueren porque la síntesis proteica necesita alta [ K+] y porque, en ausencia de un gradiente de Na+, una célula no puede importar AA. 8
  9. 9. BOMBAS IMPULSADAS POR ATP• 1.1. La Na+/K+ ATPasa mantiene las [ Na+ y K+] en las células animales.• 1.2 Las H+ ATPasas bombean protones a través de membranas de lisosómas (pH 4,5 a 5), endosomas y vacuolas. Acidifican la luz de estas organelas.• 1.3 Las H+ ATPasas en la membrana de células secretoras de ácido como los osteoclastos (seudomacrófagos) hacen resorción de tejido óseo. El HCl secretado disuelve los cristales de fosfato de calcio que dan rigidez y consistencia al hueso. 9
  10. 10. Modelo de la bomba Na+K+ La ouabaina se fija en la ouabaina superficie externa de la proteína, bloquea su actividad de ATPasa e impide que las células mantengan su equilibrio Na+/ K+. 10
  11. 11. BOMBAS IMPULSADAS POR ATP 1.4 Ca2+ ATPasa de membrana exporta Ca2+.• La concentración citosólica de Ca2+ es menor de 0,1 a 0,2 mM. En el exterior es de 1 mM• Las membranas contienen Ca2+ ATPasas que exportan Ca en contra de su gradiente electroquímico.• También contienen calmodulina, proteína reguladora del Ca2+.• El Δ del Ca2+ citosólico fija estos iones a la calmodulina  Activa alostéricamente la ATPasa de Ca2+  la exportación de Ca2+ se acelera baja [Ca2+] libre en el citosol. 1.5 Ca2+ATPasa del retículo sarcoplásmico del miocito• La liberación de Ca2+ desde el RS al citosol muscular produce CONTRACCIÓN.• La eliminación del Ca2+ del citosol, induce la RELAJACIÓN.• La bomba de Ca2+ muscular constituye más del 80% de las proteínas integrales en membranas del RS. 11• Bombean 2 Ca+ por cada ATP hidrolizado
  12. 12. BOMBAS IMPULSADAS POR ATP• 1.6 Proteínas MDR utilizan la hidrólisis de ATP para exportar varios fármacos del citosol al medio extracelular. El gen mdr1 está amplificado en células resistentes a múltiples fármacos  Δ MDR1. La exportación hace necesario Δ [fármaco] para matar estas células. Las MDR son abundantes en hígado, intestinos y riñones, sitios que eliminan tóxicos naturales. Papel importante en la protección del cerebro frente a sustancias químicas tóxicas• 1.7 Proteína reguladora transmembrana de la fibrosis quística (CFTR). La FQ es causada por mutación del gen CFTR que codifica la proteína de los canales de Cl- que se hallan en la membrana apical de células epiteliales de pulmones, glándulas sudoríparas, páncreas y otros órganos. La secuencia y estructura de CFTR son semejantes a MDR excepto por la presencia del dominio regulador (R) para AMPc. En individuos normales Δ cAMP estimula transporte Cl- pero no en 12 enfermos con CFTR defectuosa.
  13. 13. TRANSPORTE ACTIVO DIRIGIDO POR GRADIENTES IONICOS El movimiento energéticamente favorable de Na+ o H+ al interior de la célula, propulsado por su gradiente electroquímico transmembrana puede acoplarse al movimiento de una molécula transportada en contra de un gradiente de concentración: COOTRANSPORTE.• EN PARALELO (Simporte): Cuando ambas moléculas se mueven en la misma dirección.• ANTIPARALELO (Antiporte): Se mueven en direcciones opuestas.• Por Cootransporte en Paralelo entra glucosa y AA a células de la mucosa del ID.• En el duodeno y al final de los túbulos renales para concentrar glucosa en contra de un gradiente de [ ] muy grande, se utiliza una proteína SGLT que acopla el transporte de dos iones Na+ con el movimiento de una molécula de glucosa . 13
  14. 14. Cootransporte de glucosa de la luz intestinal a la sangre por SGLT-1 SGLT-1 14
  15. 15. COOTRANSPORTE DE CO2 EN LASANGRE Antiportador aniónico El 80% del CO2 se transporta en forma de HCO3, 2/3 pasan al plasma, lo que aumenta la cantidad de CO2 que puede ser transportada. 15
  16. 16. Acidificación de laluz del estomagopor las células dela mucosa gástrica 16
  17. 17. Transporte de Calcio en células Musculares y cardíacas/H +Cootransporte Na+ /Ca2+ Bomba de Ca2+ 17
  18. 18. OSMOSIS Y CANALES DE AGUA REGULACION DEL VOLUMEN CELULAR• FLUJO OSMÓTICO: El agua tiende a moverse desde una solución de baja [soluto] hacia una Δ [soluto].• La PRESIÓN OSMÓTICA: Es igual a la presión hidrostática necesaria para detener el flujo neto de agua a través de una membrana que separa soluciones de composición diferente.• En un medio ISOTÓNICO las células enfrentan el problema de mantener su volumen celular. Para esto exportan iones inorgánicos con la misma rapidez con que entran al citosol.• CANALES DE AGUA. Permiten el flujo acuoso masivo a través de las membranas celulares. La ACUAPORINA es abundante en la membrana de los eritrocitos y las células 18 renales que presentan gran permeabilidad al agua.
  19. 19. Osmosis: Transporte de agua 19
  20. 20. APLICACIÓN CLINICA• La terapia de rehidratación oral depende del gradiente osmótico creado por la absorción de glucosa y Na+.• Los inhibidores de las proteínas de canal, en las células renales, se utilizan para controlar la hipertensión, al bloquear la reabsorción de agua hacia la sangre.• Los inhibidores o activadores específicos de canales, bombas y transportadores constituyen la clase de fármacos más usada. Un inhibidor de H+/K+ ATPasa gástrica que acidifica la luz del estomago es el fármaco de uso más difundido (Omeprazol).• Los bloqueadores de los canales de Ca2+(Verapamilo), son de uso muy generalizado al controlar la intensidad de la contracción cardiaca.• La membrana plasmática de las células nerviosas contiene proteínas importadoras de Na+ acopladas a la reabsorción de serotonina, que son inhibidas por muchas drogas adictivas (cocaína) y fármacos antidepresivos como fluoxentina (Prozac). 20
  21. 21. TRANSPORTE DEMACROMOLECULAS FAGOCITOSIS MACROFAGO ma Los macrófagos del bazo e hígado Humano fagocitan y destruyen más De 1011 glóbulos rojos viejos 21
  22. 22. Endocitosis Mediada por Receptores en vesículas revestida de ClatrinaLa clatrina es una proteina queForma sobre la membrana deLa vesícula una estructurapoligonal 22
  23. 23. Entre elrevestimiento de Clatrina y la membrana de la LIPOPROTEINAS - LDL vesícula se encuentran moléculas de ADAPTINAS B-100 23
  24. 24. RECEPTORES DELDL HEPATOCITO 24
  25. 25. Las célula de los pacientes con LAS CAVEOLASHIPERCOLESTEROLEMIA Son invaginaciones de balsas lipídicasFAMILIAR son incapaces de unir de 50 a 100 nm recubiertas por laUnir las LDL debido a la proteína CAVEOLINA. Presentes enpresencia de mutaciones en la la membrana de todas las células,cola citoplasmática del receptor participan en los procesos de macropinocitosis. Pueden movilizar hacia el interior de la célula los transportadores de glucosa GLUT-4, que son los más comunes en células de elevada tasa metabólica y podrian convertirse en nuevas dianas terapeuticas contra la diabetes 25
  26. 26. UNIONES CELULARES• UNIONES OCLUSIVAS: Proteinas Ocludina y Claudina Sellan cavidades corporales y restringen la difusión de los componentes de la membrana. Impermeabilizan cavidades como la luz intestinal, la luz gástrica, la luz de los acínos pancreáticos y los canalículos biliares en el hígado. Generalmente se asocian con desmosomas para formar un Complejo de unión.2. UNIONES DE FUERZA Proteínas: Cadherinas (desmogleinas y desmocolinas)• Desmosomas en cinturón (bandas de adhesión) Filamentos de actina en células epiteliales, forman una faja de adhesión célula-célula debajo de las uniones oclusivas.• Desmosomas puntiformes (Mácula adherens). Filamentos intermedios, unen células epiteliales y musculares lisas. Su pérdida conduce a metástasis.• Hemidesmosomas, Anclan la membrana plasmática a regiones de la matriz extracelular y a filamentos intermedios en el citoplasma. 26
  27. 27. UNIONES ESTRECHAS, OCLUSIVAS O IMPERMEABLESEn el endotelio del SNC (Barrera hematoencefálica) 27 Desmosoma Puntiforme
  28. 28. UNIONES CELULARES MEDIADAS POR CADHERINAS QUERATINABANDAS DE ADHESION DESMOSOMAS PUNTIFORMES 28 En tejido cardíaco, epitelio estratificado
  29. 29. HEMIDESMOSOMAS UNIONES DE COMUNICACION 29
  30. 30. 3. UNIONES DE COMUNICACIÓN (Tipo gap)• Uniones en Hendidura: son canales abierto a través de la membrana que permiten el paso de iones y moléculas pequeñas de una célula a otra.• Acoplan la actividad metabólica y las respuestas eléctricas de las células que conectan.• Permiten el paso de moléculas de En señalización celular como el AMPc, el IP3 y el Ca en la apoptosis, embriogénesis, coordinación metabólica, diferenciación Receptores Ionotrópicos• En células del músculo cardíaco el paso de iones por estas uniones acopla y sincroniza las contracciones de las células vecinas (sinapsis eléctrica).• Mutaciones en las conexinas conducen a patologías como las 30 cataratas, trastornos de la piel y sordera.

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