La membrana celularcomo barrera tiene las siguientes propiedades:

Vía de transferencia específica de moléculas hidrosolubles

Ingestión de nutrientes esenciales

Excreción de desperdicios metabólicos

Regula la concentración de iones intracelulares

La mayoría de las moléculas son iones y pequeñas moléculas en

disolución.

• Solutos: Na+, K+, Ca++, Cl- e H+.

• Pasan sólo uno a la vez.

• La mayoría de las moléculas orgánicas son

metabolitos: sustratos,

» intermediarios,

» productos.

Mecanismos de transporte transmembranalA través de la membrana

Mediante vesículas

Transporte pasivoDifusión simpleÓsmosis Difusión facilitada: permeasas, canales

Transporte activoIndirecto:Simple, mediante transportadores

Unidireccional mediante co-transportadores Bidireccional de Intercambio

Directo: Bombas iónicas tipo: P, V, F y ABC

EndocitosisEndocitosis mediada por receptorFagocitosisPinocitosis

Exocitosis

TRANSPORTE1. Difusión a favor de la [diferencia]: las sustancias atraviesan donde hay más a donde

hay menos por la bicapa lipídica.

2. Facilitado, a favor del gradiente : las sustancias son transportadas a través de

proteínas: transportadoras canales iónicos, porinas y

acuaporinas.

3. Vesicular: las sustancias se transportan en vesículas.

TRANSPORTE

1.Pasivo: de acuerdo al gradiente de

concentración (desde donde hay más a donde hay menos), no requiere de energía.

2. Activo: en contra del gradiente de

concentración (desde donde hay menos a donde hay más), requiere de aporte de energía.

D I F U S I Ó N S I M P L E

Transporte transmembranal pasivoMoléculas no polares, de bajo peso molecular y/o

Liposolubles

Características de éste movimiento

1 .- No intervienen centros directos de unión en la membrana.

2 .- No hay saturación a concentraciones altas de soluto.

3 .- Las moléculas no tienen limitaciones al atravesar

la membrana, deben disolverse en la parte central de

los ácidos grasos (a mayor hidrofobicidad mayor flujo

molecular).

Difusión

Simple:

intercambio de gases en el eritrocito

ÓSMOSIS

Movimiento de agua, en respuesta a diferencias de concentración de soluto.

Cracterísticas Importantes

• H2O no está cargada,

• No le afecta el potencial de membrana.

• Casi sin diferencia de concentración.

• Se mueve de donde hay menor [ soluto] a donde hay mayor [soluto].

• La mayoría de las células tiene mayor [soluto] que el exterior.

* [ ] = concentración.

Osmolaridad

• Concentración relativa de soluto en la solución en que se encuentra la célula.– Células Vegetales

• La pared evita la hinchazón y ruptura de la membrana.

• Turgor = firmeza celular.– Células Animales

• Bombean hacia fuera iones inorgánicos continua y activamente.

Soluciones y sus efectos en la célula

Hipotónica. menor concentración de solutos que otra de referencia.

Isotónica. igual concentración de solutos que otra de referencia.

Hipertónica. Mayor concentración de solutos que otra de referencia.

Difusión facilitada

El transporte mediado por proteínas puede ser Pasivo o Activo.

 Transporte Pasivo o de Difusión Facilitada. Ocurre cuando un ión o molécula que cruza una membrana se mueve a favor de su gradiente electroquímico o de concentración hasta alcanzar el equilibrio.

-         No se utiliza energía (el cambio de energía libre es negativo).

 Transporte Activo. Utiliza energía para transportar iones o moléculas en contra de un gradiente electroquímico o de concentración.

Canales iónicos

• Proteínas integrales que funcionan como poros.

• Los iones atraviesan la membrana impulsados por su gradiente de concentración.

• Son ubicuas (se encuentran en todos los seres vivos).

• Elementos comunes:

- un poro acuoso,

- un filtro de selectividad - una compuerta.

Canales Iónicos

• Siempre abiertos.

• Transporte regulado por gradiente

químico y por el gradiente eléctrico.

•Activados por voltaje, por ligando o

por fosforilación

CANALES IÓNICOS: difusión facilitada

Siempre abiertos

Dependientes de voltaje

Dependientes de señal extracelular

Dependientes de señal intracelular

Acarreador• Proteína integral.

• Une una sustancia de un lado, la trasloca al otro lado y la libera.

• Reconocimiento específico.

• Movimiento más rápido que bombas iónicas y más lento que los canales iónicos.

• Los sitios de unión son saturables.

Tipos de Acarreadores

• Uniport. Transportan una sola sustancia en una dirección.

Acoplado o simultáneoAcoplado o simultáneo:• Simport o Cotransportadores. Transportan

dos sustancias en una misma dirección.

• Antiport o Intercambiadores. Transportan dos sustancias en direcciones opuestas.

(sin gasto de energía metabólica)

Transportadores simultáneos

SIMPORTE: COTRANSPORTE

UNIDIRECCIONAL

ANTIPORTE: TRANSPORTE DE

INTERCAMBIO

(TRANSPORTE ACOPLADO)

El gradiente de Na+ impulsa el transporte de glucosa (ejemplo de simporte)

Bombas iónicas (transporte activo)

• Conocidas también como ATPasas de membrana.

• Acoplan la síntesis o hidrólisis de ATP al movimiento de un soluto a través de la membrana.

• Existen cuatro grupos según composición proteica, localización celular y mecanismo de acción:

P-ATPasas (por el intercambio fosforilado)

V-ATPasas (por las vacuolares)

F-ATPasas (por las porciones F0 y F1 que las

constituyen).

ABC-ATPasa (de unión a ATP o “ATP Binding cassette”)

Cassette = dominios catalíticos de la proteína que une ATP durante el trasporte.

Tipo P: membrana plasmática, hidrólisis de ATP acoplada a la fosforilación de su estructura, transporta cationes y aniones en contra del gradiente.

Tipo V: membrana plasmática de procarióntes y vesiculares de eucariontes, hidrólisis de ATP, sin fosforilación de la proteína, transporta H+ en contra de su gradiente.

Tipo F: membrana mitocondrial interna y tilacoidal del cloroplasto, síntesis de ATP acoplada al transporte de H+ de acuerdo con su gradiente.

ATPasas del tipo ABC (ATP Binding Cassette). • Grupo muy antiguo y extraordinariamente diverso de

proteínas.• En arqueas, eubacterias y eucariotas.• Sufren cambios conformacionales durante el proceso de

transporte, pero no se fosforilan durante el mismo.• Pueden actuar exportando solutos hacia el exterior del

citoplasma, o importandolos.Estructura General de los Transportadores

ABC Exportación  Formado por una única cadena con cuatro

dominios, dos transmembrana y dos ABC Importación Formado por cuatro subunidades diferentes

asociadas más una proteína de unión del soluto.

Potencial de Membrana

Intracelular Extracelular

Na+ Na+

K+ K+

Ca++ Ca++

Cl- Cl-Aniones

Orgánicos (-) carga negativa

Potencial de Membrana. es la diferencia de voltaje a uno y otro lado de la membrana.

Transporte mediado por vesículas

Transporte en masa que permite el movimiento de sustancias encerradas en vesículas limitadas por membranas.

Endocitosis: (importación) incorporación de materiales del exterior celular mediante vesículas en la membrana plasmática que rodean y envuelven dicho material para que la célula pueda incorporarlo.

Exocitosis: (exportación) proceso por el cual los gránulos de secreción segregan su contenido al exterior.

TRANSPORTE VESICULAR: EXOCITOSIS

Pinocitosis

EndocitosisMediada por

Receptor

Fagocitosis

E N D O C I T O S I S

EndocitosisPinocitosis: incorporación de material; líquido y pequeñas partículas en solución, mediante la formación de invaginaciones.

Endocitosis mediada por receptor: incorporación de material mediante formación de pseudópodos, activada por un receptor de membrana

Imagen en 3D de un proceso de infección por VIH.Jeef Johnson.

Mecanismos de transporte transmembranalEndocitosis- FAGOCITOSIS – incorporación de sustancias solidas

1- seudopodo

(fase de adhesión)

2- fagosoma

( fase de ingestión)

3- lisosoma

4- fagolisosoma

( fase de digestión)

5- exocitosis (fase de excreción)