Clase Transporte en membranas - U

UNIVERSIDAD DE CHILE
Transporte a través de la
membrana plasmática
Héctor R. Contreras, PhD.
CURSO DE BASES MOLECULARES, CELULARES Y GENETICAS DE LA ORGANIZACIÓN DE LOS SISTEMAS VIVOS
Figure 8-1 Transport Processes Within a Composite Eukaryotic Cell
2
Figure 8-1 Transport Processes Within a Composite Eukaryotic Cell
3
Figure 8-2 Important Transport Processes of Erthrocyte
4
Figure 8-3 Directions of Oxygen, Carbon Dioxide, and
Bicarbonate Transport in Erythrocytes
Becker_6e_IRCD_Chapter_8
5
Toda comunicación entre la célula y su medio es a través de la
membrana.
La membrana plasmática presenta permeabilidad selectiva
Difusión: Proceso espontáneo mediante el cual una sustancia se desplaza desde una
región de mayor concentración a una de menor concentración hasta eliminar las diferencias
de concentraciones en ambas regiones.
Osmosis: movimiento de agua a través de una membrana semipermeable desde una
región de menor concentración de soluto a una de mayor concentración de soluto.
La difusión del agua por la membrana ocurre con mayor rapidez que la de iones y pequeños
solutos apolares
Figure 8-4 Comparison of Simple Diffusion and Osmosis
8
Table 8-1 Factors Governing the Rate of Diffusion Across Lipid Bilayers
9
Figure 8A-1 Responses of Animal and Plant Cells to Changes in Osmolarity
10
Figure 8-5 Relationship Between the Membrane
Permeability of a Solute and its Partition Coefficient
11
Figure 8-6 Comparison of the Kinetics of Simple Diffusion
and Facilitated Diffusion
12
Dando el tiempo necesario, virtualmente cualquier molécula podría difundir a través de la
bicapa lipídica de acuerdo a su gradiente de concentración, pero las polares demorarían
muchísimo
Existen proteínas transportadoras que realizan
difusión facilitada o mediada por transportadores.
(transporte pasivo)
Son proteínas de transmembrana de múltiple paso que
permiten que solutos hidrofílicos crucen la membrana sin
entrar en contacto con el interior de la bicapa hidrofóbica
Proteínas que forman Canales y proteínas
Transportadoras
Unen solutos específicos y sufren cambios
conformacionales
Forman canales acuosos a través de
la bicapa
CANALES IÓNICOS
Son selectivos a los iones
Fluctúan entre estado
abierto y estado cerrado
Se abren en respuesta a un
estímulo específico:
• Voltaje: cambios de voltaje
en la membrana
• Stress mecánico
• Unión de ligando:
extracelular: neurotansmisor
intracelular: un ión o un
nucleótido
Canal de K+ en bacterias
Difusión facilitada vía Transportadores
• Proteínas de membrana llamadas facilitadores del transporte o transportadores
• La unión del sustrato genera un cambio conformacional en la proteína que permite
que sea trasladada al otro lado de la membrana
• Son muy específicos para el sustrato, incluso para la forma D o L de la molécula
• Es un transporte pasivo, a favor de la gradiente de concentración y bidireccional
• Ejemplo: Transportadores de glucosa (Glut1-5) desde sangre al interior de las
células
Figure 8-7 A Comparison of Uniport, Symport, and Antiport Transport
17
Figure 8-8 The Alternating Conformation Model for
Facilitated Diffusion of Glucose by the Glucose Transporter GLUT1
18
Figure 8-10 Effect of External Sodium Ion Concentration
on Amino Acid and Sugar Transport
19
Figure 8-13 A Model Mechanism for the Na+/Glucose Symporter
20
TRANSPORTE ACTIVO
2.Transporte activo:
requiere un gasto de energía para transportar la
molécula de un lado al otro de la membrana. Ocurre contra el gradiente de
concentración. La célula utiliza ATP como fuente de energía.
Figure 8-9 Comparison of Direct and Indirect Active Transport
24
Exterior
K+
Interior
5mM
100 mM
Na+ 150mM
10 – 20 mM
Ca+ 100 a
10-7 M
1000 veces
menor
Difusión Simple
El transporte activo, mediante una
bomba dirigida por la hidrólisis de
ATP, mantiene esta gradiente de
concentraciones
BOMBA Na+ - K+ ATPasa
• La bomba es asimétrica, sólo
transporta iones en un sentido
• Por cada ATP hidrolizado:
Salen 3 sodios
Entran 2 potasios
• La proteína es un tetrámero
con dos subunidades:
α : Mayor tamaño, transporte
β : Más pequeña, ensamblado
a la membrana
• 1/3 de la energía producida
por la célula se usa en este
transporte, llegando a 2/3 en
células nerviosas
Table 8-3 Main Types of Transport ATPases (Pumps)
26
Figure 8-11 The Na+/K+ Pump
27
Funcionamiento de la Bomba Na+ - K+ ATPasa
Becker_6e_IRCD_Chapter_8
Figure 8-12 A Model Mechanism for the Na+/K+ Pump
29
Bomba de Ca+ en la membrana de retículo sarcoplásmico
• Muy importante en células de
músculo esquelético.
• Llega a ser el 90% de las
proteínas de membrana del
retículo sarcoplásmico
• Cuando el potencial de acción
depolimeriza la membrana de
estas células el Ca+ sale del
retículo por canales, se produce
la contracción muscular y es
devuelto por acción de la
bomba
Las ATPasas transportadoras de Na+, K+, H+, y Ca+ son de tipo P, funcionan
por hidrólisis de ATP
Las ATPasas de membrana de bacterias, de mitocondrias y de tilacoides de
cloroplastos son de tipo V, la gradiente de protones que se origina por el
transporte dirige la síntesis de ATP
Table 8-2 Comparison of Simple Diffusion, Facilitated
Diffusion, and Active Transport
31
Transporte de macromoléculas
El transporte de macromoléculas y partículas a través de la membrana puede ser hacia el interior de la célula (endocitosis) y hacia el exterior (exocitosis). Ambos procesos tienen lugar mediante la formación de vesículas, que son pequeños sacos membranosos que se mueven de un sitio a otro por el citoplasma y ponen en comunicación a unos sistemas de membranas con otros.
Endocitosis
Las sustancias que van a ser endocitadas son englobadas en invaginaciones de membrana plasmática que acaban cerrándose y forman vesículas intracelulares que contienen el material ingerido. Según el tamaño de las partículas endocitadas
podemos distinguir dos tipos de endocitosis:
Fagocitosis: El material que se ingiere es muy grande. La célula extiende unas prolongaciones de membrana llamadas pseudópodos, que rodean progresivamente a la partícula hasta formar un fagosoma (vesícula de gran tamaño). Estos materiales acaban digeridos por los lisosomas.
Fagosoma
Pseudópodos
Pinocitosis: El material ingerido es liquido o pequeñas partículas, y queda englobado en vesículas que se forman a partir de depresiones de membrana llamadas pozos recubiertos. Estas regiones se caracterizan por la presencia de un armazón proteico formado por clatrina. A partir de ella se están formando continuamente vesículas de pinocitosis.
‐ En los dos tipos de endocitosis participan proteínas especiales denominadas receptores de endocitosis, que se acumulan en las regiones de las membranas que realizan estos procesos y reconocen específicamente los materiales que van a ser ingeridos, uniéndose a ellos. De este modo las células incorporan por endocitosis únicamente las sustancias que les interesan.
material
vesícula
Exocitosis
Es el proceso contrario a la endocitosis. Mediante este proceso se secretan los materiales necesarios para renovar la membrana plasmática y los componentes de la matriz extracelular. También se vierten al exterior hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivos…
Endocitosis
Exocitosis