Conceptos básicos de transporte de membrana celular tomado de Fisiología de Guyton

1. Transporte a través de
las membranas celulares
Fisiología 2015

3. difusión simple
no es mediada por transportador
a favor de un gradiente electroquímico
no requiere energía metabólica(pasiva)

4. Cuantificación de la Difusión J=PA(𝐶1-𝐶2)
J = Velocidad neta de difusión (mmol/s)
P = Permeabilidad (cm/s)
A = Superficie de difusión (cm2)
C1 = Concentración en la solución A (mmol/l)
C2 = Concentración en la solución B (mmol/l)

5. Permeabilidad (P)
Facilidad de
difusión del
soluto
a través de
una
membrana
depende de las
características
del soluto y
la membrana

6. Los factores que aumentan la
permeabilidad
• ↑ del coeficiente de reparto aceite /agua
• ↓ del radio del soluto
• ↓ del espesor de la membrana

7. Solutos hidrofóbicos pequeños
(por ejemplo, O2, CO2)
tienen los mayores permeabilidades
en membranas lipídicas

8. Solutos hidrofílicos (iones, Na +, K +)
a través de
canales o poros
lleno de agua
o por medio de
transportadores
ion depende de
la diferencia de
concentración
y la diferencia
de potencial a
través la
membrana

9. Transporte Mediado por Transportadores:
• difusión facilitada, transporte activo primario y secundario
• Hace diferencia entre isómerosEstereoespecificidad
• Velocidad ↑ con el ↑ de la
concentración
Saturación
• Solutos estructuralmente afines
compiten por los lugares de transporte
Competencia

10. Difusión Facilitada
A favor de un gradiente electroquímico
no requiere energía metabólica (pasivo)
más rápida que la difusión simple
mediada por transportador
• estereoespecificidad, saturación y competencia

11. Transporte Activo Primario
contra de un gradiente electroquímico
requiere energía metabólica (ATP), activo
portador mediada
• estereoespecificidad, saturación y competencia

12. Transporte Activo Primario, ejemplos
• Na +, K + -ATPasa
– Transporta contra gradiente de concentración
– Energía aportada por ATP
– Inhibida por glucósidos cardiacos ouabaina y
digitalicos

13. Transporte Activo Primario
• Ca +, ATPasa (bomba de calcio)
– Ubicada en el retículo sarcoplásmico, endoplasmico
y mb celulares

14. Transporte Activo Primario
• Celulas parietales gástricas
• Transporta H+ a la luz del estomago
• Contra el gradiente electroquímico
• Inhibida por los inhibidores de la
bomba de protones como el
Omeprazol
H+, K+-ATPasa (bomba de
protones)

15. Transporte de 2 o mas
solutos,
acoplado
Soluto a favor de
gradiente de
concentración
Produce energia
solutos en contra del
gradiente de
concentración
Transporte Activo Secundario

16. Transporte Activo Secundario
Energía es provista por la diferencia en el gradiente de
concentración
Solutos transportados en el mismo sentido
• Cotransporte o simporte
• 𝑁𝑎+glucosa
• 𝑁𝑎+ 𝑘+ 2Cl
Solutos en sentidos opuestos
• Contratransporte, intercambio o antiporte
• 𝑁𝑎+
−𝐶𝑎2+
• 𝑁𝑎+ -𝐻+

19. Ósmosis
Osmolaridad
• es la concentración de partículas osmóticamente
activas en una solución.
• es una propiedad coligativa que se puede medir
mediante la depresión del punto de congelación

20. Ósmosis
Osmolaridad
Osmolaridad = g x C
Osmolaridad = concentración de partículas (OSM / L)
g = número de partículas en solución (OSM / mol)
• [por ejemplo, gr. NaCl = 2; gr. glucosa = 1]
C = concentración (mol / L)

21. Ósmosis
Osmolaridad
• soluciones con misma osmolaridad, isosmótica
• soluciones con diferente osmolaridad
– solución con la osmolaridad superior, hiperosmotica
– solución con la osmolaridad inferior, hiposmótica

22. Ósmosis
Osmolaridad
• Ejemplo de cálculo: ¿Cuál es la osmolaridad de una solución 1
M de NaCl?
• Numero de partículas en la solución(Osm/mol) en un mol de
𝑁𝑎+ 𝐶𝐿−= 2
• Osmolaridad
– = g x c
– = 2 osm/mol x 1 M
– = 2osm/L

23. Osmosis y Presión osmótica
• La ósmosis es el flujo de agua a través de una
membrana semipermeable por una diferencia en
la concentración de solutos

25. • Ley de van’t Hoff
• depende de la concentración de partículas osmóticamente
activas
Calculo de la Presión osmotica
• π = Presión osmótica (atm o mmHg)
• g = Número de partículas por mol en solución (Osm/mol)
• C = Concentración (mmol/l)
• σ = Coeficiente de reflexión (varía de 0 a 1)
• R = Constante de los gases (0,082 l – atm/mol – K)
• T = Temperatura absoluta (K)
π=g C σ R T

26. porque la concentración de partículas es mayor
1 M de KCl
tiene una mayor presión osmótica
1 M de CaCl2

27. • mayor será el flujo de agua en él.
Cuanto mayor sea la presión
osmótica de una solución,
La presión osmótica aumenta cuando la
concentración de soluto aumenta

28. De acuerdo a su Presion osmotica
Isotónicas Hipertónicas Hipotónicas

29. • es la presión osmótica creada por
proteínas (por ejemplo, proteínas
plasmáticas).
La presión coloidosmótica,
o la presión oncótica

30. Coeficiente de reflexión (σ)
es un número entre cero y uno
que describe la facilidad con la que
un soluto atraviesa una membrana

31. • coeficiente de reflexión es uno
– soluto no pasa por la mb., es impermeable
– soluto es retenido en la solución original
– se crea una presión osmótica, y provoca flujo de
agua
– Ejemplo la albúmina sérica (un gran soluto)

32. • coeficiente de reflexión es igual a cero
– soluto es completamente permeable
– no ejercer efecto osmótico
– no causa flujo de agua
– Ejemplo: Urea (un pequeño soluto) un osmol
ineficaz

33. Calculo de la presión osmotica efectiva
Ley de van’t Hoff por Coeficiente de reflexión (σ)
• π=g C σ R T por σ
Si el coeficiente de reflexión es uno,
• el soluto se ejerce la máxima presión osmótica eficaz.
Si el coeficiente de reflexión es cero,
• el soluto se ejerce ninguna presión osmótica.

35. Potenciales de difusión,
potencial de membrana en reposo
potencial de acción

36. • Canales Iónicos
– son proteínas integrales
– abarcan el espesor de la membrana
– cuando están abiertos, permiten el paso de iones

37. Los canales iónicos son selectivos
• La selectividad se basa
• tamaño del canal
• distribución de las cargas eléctricas
• canal pequeño con cargas negativas
• canal pequeño con cargas positivas

38. Los canales iónicos pueden estar
abiertos o cerrados
• probabilidad de que el canal este
abierto
Conductancia o permeabilidad
• es controlada por compuertas
Apertura y cierre de canales

39. Canales dependientes de voltaje
• se abren o se cierran por los cambios en el potencial de
membrana.
canal de Na + se abre por la despolarización
canal de Na + se cierra por la repolarización

40. canales activados por ligando se activan
Despolariza la placa motora
permeable a Na + y K +
Se abre el canal ionico
la acetilcolina (ACh) se unen receptor nicotínico
X hormonas, segundos mensajeros, neurotransmisores

41. Potenciales de Difusión y de
Equilibrio
Potencial de difusión
• es la diferencia de potencial generada
• a través de una membrana
• a causa de una diferencia de concentración de un ion.
Características
• la membrana tiene que ser permeable al ion.
• Su valor depende del tamaño del gradiente de concentración.
• El signo depende de si el ion tiene carga +/-
• no causan variaciones en la [ ] de los iones que se difunden

42. El potencial de equilibrio
diferencia de potencial que equilibra exactamente
la tendencia de la difusión
por una diferencia de concentración
las fuerzas químicas y de conducción eléctrica
son iguales y opuestas

45. La ecuación de Nernst
A que potencial el ion estaría en equilibrio electroquímico
de un ion permeable a través de una membrana celular.
a una diferencia de concentración dada
calcula el potencial de equilibrio

46. Valores aproximados de los potenciales
de equilibrio en el nervio y musculo
• E Na+=+65 mv
• E Ca2+=+120 mv
• E K+=−85 mv
• E Cl−=−90 mv

47. Fuerza Impulsora y Flujo de corriente
La fuerza impulsora de un ion
es la diferencia entre
el potencial real de
membrana (Em)
y el equilibrio del
potencial iónico

48. El flujo de corriente
se produce si hay una fuerza
que impulsa al ion
y la membrana es permeable al
ion.

49. Potencial de Membrana en Reposo
significa que hay 70 mV negativos en la célula
un potencial de membrana en reposo de -70 mV
intracelular en relación con el extracelular
se expresa como la diferencia de potencial

50. El potencial de membrana en reposo
• se establece por los potenciales de difusión
• que resultan de las ≠ de [ ] de los iones
permeables

51. Cada ion permeable
• intenta llevar el potencial de membrana
• hacia su potencial de equilibrio
A mayor permeabilidad
• > contribución en el potencial de
reposo

52. Potenciales de acción
La despolarización
• hace el interior de la célula menos negativo.
La hiperpolarización
• hace el interior de la célula más negativo.
La corriente de entrada
• es el flujo de carga positiva que entra a la célula,
• despolariza el potencial de membrana.
La corriente de salida
• es el flujo de carga positiva que sale de la célula.
• hiperpolariza el potencial de membrana.

53. Potencial de acción
es una propiedad de las células excitables
es decir, nervio, músculo
consta de una despolarización rápida
repolarización del potencial de membrana
tamaño y la forma estereotipada
son de propagación
son todo o nada

54. • Umbral
– es el potencial de membrana al que la
despolarización es inevitable.
• Umbral
– corriente de entrada neta se hace mayor que la
corriente de salida neta

55. despolarización se hace autosostenible
fase de ascenso del potencial de acción.
Si la corriente de entrada neta
es menor que la corriente de salida neta
no se producirá ningún potencial de acción
es decir, la respuesta de todo o nada.

56. potencial de membrana en reposo
es de aproximadamente -90 mV
resultado de la alta permeabilidad en reposo al K +
el potencial de membrana es impulsado hacia el potencial
de equilibrio K +
En reposo, los canales de Na + están cerrados

57. Fase de ascenso del potencial de acción
La permeabilidad al Na + se hace mayor que la permeabilidad al K +
apertura de los canales de Na +
La despolarización provoca
hasta el umbral
La corriente de entrada despolariza el potencial de membrana

58. Fase de ascenso del potencial de acción
suprimen los potenciales de acción.
La Tetrodotoxina (TTX) y Lidocaína bloquean los canales de Na +
cuando el potencial de membrana es positivo.
El rebasamiento es la breve parte en el pico del potencial de acción
potencial de membrana se desplaza hacia el equilibrio del Na+ 65 mV

59. Repolarización
La despolarización
cierra(lentamente) las compuertas de desactivación de los canales de Na+
su permeabilidad vuelve acercarse a cero
Abre lentamente los canales de K+
y aumenta la permeabilidad del K+ a niveles mas altos que los del reposo
La corriente de salida de K+ causa la repolarización

60. Periodo refractario absoluto
es el período durante el cual no puede provocarse otro PA
sin importar cuán grande es el estímulo.
coincide con casi toda la duración del potencial de acción.
Los canales de Na+ no se pueden inactivar
No ocurre nuevo PA hasta que se abran las compuertas de
inactivación del Na+

61. Periodo refractario relativo
comienza al final del período refractario absoluto
continúa hasta que el potencial de membrana regresa al
reposo
potencial de acción puede ser obtenido
sólo si es mayor de lo habitual

63. La velocidad de conductancia aumenta x
• ↑ el diámetro de la fibra
• Mielinización,
– aumenta la velocidad de conducción
– Produce conducción saltatoria
– porque los PA solo se generan en los nódulos de
Ranvier

65. Transmisión neuromuscular y sináptica
• Potencial de acción
• Despolarización neurona presináptica
• Ca+ entra en la terminación presináptica provoca
• Liberación de neurotransmisor en la hendidura por exocitosis
• Unión del NT a los receptores nicotínicos en la mb posináptica
• Apertura de los canales iónicos Na+, K+
• Cambio en el potencial de mb hasta valor medio potenciales de
equilibrio de na+, k+; 0 mV
• Potenciales de placa terminal
• Despolarización y potenciales de acción que producen
• Contracción muscular
Características generales de las sinapsis químicas

66. Transmisión neuromuscular y sináptica
• Acetilcolinesterasa degrada Ach en
• Acetil-CoA y colina
•
1
2
Colina por cotransporte Na+-colina regresa
neurona presináptica
• Neostigmina inhibidor de la acetilcolinesterasa
bloquea degradación de ACh, ↑ PPT
• Hemicolinio bloquea la recaptación de colina
Degradación de la ACh

67. • NT inhibidor hiperpolarizan mb postsináptico
• NT excitador despolariza la mb postsináptico

68. Miastenia Grave
Anticuerpos contra el receptor de Ach
Debilidad y fatiga del musculo esquelético
Por disminución de los receptores de ACh
PPT son menores
Tx con Neostigmina, prolonga la acción ACh

70. Unión Neuromuscular
Acetilcolina
se forma de:
acetil-coenzima A
(CoA) y
colina
en la terminación
presináptica
catalizada por
colina
acetiltransferasa
ACh
se almacena en
vesículas sinápticas
con ATP y
proteoglicanos

73. Transmisión Sináptica
• Tipos de configuración
– De una célula con una célula
• Neurona motora a célula muscular
– De varias celulas con una sola célula
• Motoneuronas espinales
• Impulso excitador o inhibidor

74. Potenciales excitatorios postsinápticos (PEPS)
despolarizan la célula postsináptica
causados por apertura de canales Na + y K +
hacia equilibrio Na+, K+ (o mV)
Neurotransmisores excitadores
• ACh, norepinefrina, epinefrina, dopamina, glutamato y
la serotonina.

75. Potenciales postsinápticos inhibitorios (IPSP)
hiperpolarizan la célula postsináptica
causados por la apertura de los canales de Cl-
potencial de membrana hacia el equilibrio Cl- (-90 mV)
neurotransmisores inhibitorios
• Acido γ- aminobutírico (GABA) y la glicina

76. Sumatoria Sináptica
• 2 impulsos llegan al mismo tiempo
• > despolarización
Sumatoria espacial
• 2 impulsos llegan uno tras otro
• Se suman de manera escalonada
Sumatoria temporal

77. Neurotransmisores
• ACh
• Norepinefrina, epinefrina y dopamina
• Serotonina
• Histamina
• Glutamato
• GABA
• Glicina
• Oxido nítrico (NO)

78. Norepinefrina
Liberado por las neuronas
simpáticas posganglionares
Sintetizado en la terminación
nerviosa
liberado en la sinapsis para unirse a
receptores 𝜶 𝒐 𝜷 mb postsináptica
Se elimina por la recaptación

79. Metabolizado en terminal presináptica
• por monoamino oxidasa (MAO) y
• catecol-O metiltransferasa (COMT).
Los metabolitos son:
• (a) ácido 3,4-Dihidroximandelico (DOMA)
• (b) Normetanefrina (NMN)
• (c) 3-metoxi-4-hidroxifenilglicol (MOPEG)
• (d) 3-metoxi-4-hidroximandélico o ácido
vanililmandélico (VMA)
feocromocitoma,
• aumenta la excreción urinaria de VMA.

80. Epinefrina se sintetiza a partir de norepinefrina
en la medula suprarrenal
se transfiere un grupo metilo
de la norepinefrina a la S-
adenosilmetionina

82. La dopamina
Predomina en las neuronas del mesencéfalo
Se libera del hipotálamo
Inhibe la secreción de prolactina
• factor de inhibidores de prolactina (PIF)
Metabolizada por la MAO y COMT.
Enfermedad de Parkinson
• degeneración de las neuronas dopaminérgicas
Esquizofrenia
• Aumentan los receptores dopaminérgicos

83. altas concentraciones en el tallo encefálico
formada a partir de triptófano
se convierte en melatonina en la glándula pineal

84. • formada a partir de histidina
• presente en las neuronas del hipotálamo.
Histamina
• neurotransmisor excitatorio prevalente en el
cerebro
• cuatro subtipos de receptores de glutamato
Glutamato

85. GABA
• neurotransmisor inhibidor
• sintetizado a partir de glutamato
• por glutamato descarboxilasa
dos tipos de receptores:
• GABAA
• aumenta la conductancia de Cl-
• sitio de acción de las benzodiazepinas y
barbitúricos
• GABAB
• aumenta la conductancia de K +

86. • neurotransmisor inhibitorio
• médula espinal y tallo
encefálico
• aumenta permeabilidad del Cl-
glicina

87. • neurotransmisor inhibidor de acción corta
• tracto gastrointestinal
• vasos sanguíneos
• sistema nervioso central
• sintetizado en las terminales nerviosas
presinápticas
óxido nítrico (NO)

88. • convierte arginina a citrulina y NONO sintetasa
• desde n. presináptica a célula dianagas difunde
• en variedad de tejidos,
• incluyendo el músculo liso vascular
transducción
de señales

89. Musculo Esquelético
• fibra musculares multinucleadas
• funciona como una sola unidad
• Haces de miofibrillas
– rodeados de RS
– invaginados por túbulos transversales (T túbulos)
– Filamentos gruesos y delgados
• Forman sarcómeras
• Sarcómera va de línea z a línea z

90. Músculo esquelético: características
• Banda A: filamentos de miosina
solapados con los de actina
• Banda I: filamentos de actina que
parten del disco Z
• Banda H: filamentos de miosina
sin solapamiento con los de actina
Características fibra (célula)
muscular:
- Membrana plasmática = sarcolema
- Multinucleada
- Retículo endoplásmico muy
desarrollado (= sarcoplásmico)
- Gran cantidad de mitocondrias

92. filamentos gruesos
presentes en la banda A en el centro del sarcómero
contienen miosina
• dos "cabezas" conectados a una única “cola”
cabezas de miosina
• fijan ATP y actina
• forman puentes cruzados

94. filamentos delgados
Anclados en las líneas Z
Presentes en las bandas I
Se entrelazan con filamentos gruesos en banda A
Contienen actina, tropomiosina y troponina

96. filamentos delgados
Troponina
• Proteína reguladora
• forma puentes cruzados cuando se une al Ca2 +
Es un complejo de tres proteínas globulares:
• T- une el complejo de troponina a la tropomiosina.
• I- inhibe la interacción de la actina y la miosina.
• C- unida al Ca2+permite la interacción de la actina y la
miosina.

99. Túbulos T
red tubular
abierta al espacio extracelular
conducen la despolarización al interior de la célula
despolarización cambia receptor de dihidropiridina

101. Retículo Sarcoplásmico
Almacena y libera Ca2 +
Para excitación-contracción
Cisternas terminales en contacto íntimo con los túbulos T
Ca2 + -ATPasa mantiene [Ca2 +] intracelular bajo
Canal de liberación de Ca2 +, receptor de rianodina

102. Etapas del Acoplamiento Excitación-Contracción
En El Músculo Esquelético
Potenciales de acción
Despolarización de los túbulos T
Cambio del receptor dihidropiridínico
Apertura de los canales de liberación de Ca2+ en RS
Liberación Ca2+ intracelular
Ca2+ se une a troponina C
Tropomiosina se aleja de los sitos de unión a la actina

104. Ciclo de formación de puentes cruzados
Miosina unida a la actina( no hay ATP)
ATP se une a la miosina y se libera de la actina
Miosina se desplaza al extremo +
Hidrólisis ATP, ADP permanece unido a la miosina
Se libera ADP, devuelve la miosina a estado rigido

105. Contracción muscular

109. • = Disminución en la .
longitud de las fibras
individuales.
• Disminución en la
distancia entre los discos Z
sin acortamiento de las
bandas A.
• Las bandas I disminuyen
de longitud.
• La disminución de
longitud del sarcómero se
debe al deslizamiento de
los filamentos finos sobre y
entre los filamentos gruesos.
Contracción muscular

110. Relajación
Ca+ ATPasa del RS capta el Ca2+
Disminuye Ca+ intracelular
Se libera Ca2+ de la troponina C
Tropomiosina vuelve a bloquear unión miosina-actina

111. Rigor mortis: sin el ATP producido por el metabolismo celular,
el ADP queda unido a la cabeza de miosina, y ésta queda
“enganchada” a la actina.
Contracción muscular

112. Mecanismo de la tetania
Estimulación reiterada
Hace que se libere mas Ca2+ del RS
Aumento acumulativo de Ca2+ intracelular
Prolonga tiempo para formación de puentes cruzados
Musculo no se relaja

113. • longitud se mantiene constante
• se mide la tensión desarrollada
contracciones isométricas

114. contracciones isotónicas
•carga se mantiene constante
•Se mide el acortamiento

115. Tipos de Musculo Liso
filamentos gruesos y delgados
no están dispuestos en sarcómeras
aparecen homogénea en lugar de estriado

116. Musculo Liso Multiunitario
Iris
músculo ciliar del cristalino
conducto deferente
unidades motoras independientes
Poco acoplamiento entre celulas
Densamente inervado(SNA)

117. Musculo Liso Unitario
es el tipo más común
útero, tracto gastrointestinal, uréter y vejiga
Actividad espontanea tipo marcapasos
Modulado por hormonas y neurotransmisores
alto grado de acoplamiento eléctrico
contracción coordinada del órgano

118. Musculo Liso Vascular
tiene propiedades
tanto
Multiunitario y
unitario