Transporte a través de membrana biológica.

Lima 2012

Prof: Pedro Núñez

Socie

dad

Peru

ana de

Fisiología y Biología Molecular

Transporte a través de la membrana: Tipos de transporteTransporte pasivo: 1.- Difusión simple: Pura físico-químico: etanol, NO,O2, CO2, N2; por gradiente de concentración y solubilidad (CO2); J ∞ ∆P x Área de difusión x solubilidad/ T x √ peso molecular la difusión depende en forma directa, proporcional de: a)de la concentración de la sustancia (gradiente) b) del área de difusión, c) solubilidad de la membrana. Y en forma inversa del:a)Grosor de la membrana (T) b)Raíz cuadrada del peso molecular El Na+, Ca++ tienen cargas y la glucosa es muy grande p# lo cual la membrana tiene dos tipos de proteínas 2. Difusión Facilitada a)- Permeaso: Glut para la difusión de la glucosa: proteína portadora de 12 dominios transmembranales que no usa gasto de energía : b) -Los canales iónicos formado por 5 proteínas transmembranales, agrupados que dejan un poro en el centro que se abre cuando un ligando se une a receptores activos son los canales controlados por ligandos (canales ionotrópicos)-Canales controlados por voltaje formado por 4 proteína de 6 dominios transmembranales, con compuertas de activación e inactivación que se modifica en estado de reposo o actividad.

En casos de reposo (RMP) tienen y potencial de ‒ 80 mV , mantiene el canal de inactivación (interno) abierta y el canal de activación (externo) cerrado como los canales de Na+ y Ca++ que se activan en el umbral de activación o a potenciales menos negativas que el RMP. Hay otros canales; son los canales líquidos o rectificadores que permanecen abiertos todo el tiempo y deja escapar en forma permanenete de K+.Transporte activo: contra gradiente y con gasto de energiía:tenemos a la que se llama bomba electrógena ó bomba primaria que se encuentra en todas las cell del organismo, es la bomba Na+/K+ATPasa es una enzima formada de dos proteínas transmembranales reguladas por otra proteína llamada fosfoleman, el componente α de la bomba Na+/K+ ATPasa de 100.000Da con 3 bolsillos para el Na+ y 2 para el K+ y otro para el ATP, mientras el componente β de 55,000 Da .trabaja en forma permanente y mantiene la concentración intracell de los iones y el RMP de ‒ 85 a 90 mV.

Primario Bombas iónicasSecundario Transporte acoplado -Symport: cotransporte -Antiport: antitransporteEn

Transporte pasivo

Difusión facilitada:

Concentración de sustancia

Difusión simple Vmax

Velocidad de difusión

¿Qué limita la velocidad de la difusión facilitada?

La saturación de las proteínas transportadoras

Vel

ocid

ad

Difusión

• El movimiento neto de moléculas similares a favor de gradiente

• A pesar de que las moléculas colisionan entre sí de forma aleatoria, el movimiento neto se aleja de la zona con mayor concentración

Difusión

Fig. 5.7b, p.80

Stepped Art

Soluciónhipotónica

Soluciónhipertónica

Membranasemipermeable

Inicialmente al mismo nivel

RECORDANDO….Ósmosis

Es el paso de un disolvente entre dos soluciones de diferente concentración a través de una membrana semipermeable.

Medio con una elevada concentración

Medio con unabaja concentración

Permite el paso de disolventepero no de soluto

El paso de disolvente desde la disolución diluida a la concentrada hace quedisminuya el nivel de la primera y aumente el de la segunda.

Medio hipotónico

Medio hipertónico

Las moléculas deagua difunden desdeel medio hipotónico alhipertónicoprovocando un aumento de presión

(el de menor concentración)

(el de mayor concentración)

h

Veamos qué ocurre en las células animales

Célula en solución hipertónica

Al fenómeno se le conoce como CRENACION

La célula pierde agua y searruga

Situación 1

H20

H20

H20

Situación 2

Célula en soluciónhipotónica

La célula se hinchará poringreso de agua en suinterior

Al fenómeno se le conoce como HemolisisHemolisis

H20H20

H20

Ósmosis

• Difusión neta de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable

moléculas agua proteínas

membrana semipermeableentre dos compartimentos

• La dirección del flujo está determinada por el gradiente de concentración del agua

• El lado con mayor concentración de solutos, tiene la menor cantidad de agua

Tonicidad

Se refiere a la concentración relativa de solutos para dos fluidos

Hipotónico – tiene menos solutos

Hipertónico – tiene más solutos

Isotónico – tienen la misma cantidad de solutos

CELLULAR TRANSPORT

PASSIVE PROCESSES• PASSIVE DIFFUSION• FACILITATED DIFFUSION• OSMOSIS

AQUAPORINS, PERFORINS, NUCLEAR PORE COMPLEX

Ósmosis (del griego osmos,”empujar”)

• 1748, Abbe Jean Antoine Nollet señaló que…

Célula Animal

Agua Pura

Núcleo

Citoplasma

Solución Fisiológica

Agua de Mar Agua Pura

• La propiedad coligativa más fácil de medir es la disminución del punto de congelación o DESCENSO CRIOSCÓPICO

Descenso Crioscópico = Temperatura de congelación del

agua pura-

Temperatura de congelación de la

solución

Existe una PROPORCIONALIDAD entre el número de partículas de Existe una PROPORCIONALIDAD entre el número de partículas de soluto en la solución y el descenso crioscópicosoluto en la solución y el descenso crioscópico

Dc = Kc . Osmolalidad

Kc: constante de proporcionalidad, Osmolalidad: número de partículas por kilogramo de solvente (Osmol/Kg).

2da Ley de Raoult

Kc Agua = -1,86ºC/osmol

Dc = -1,86ºC por cada 1 osmol en el agua

¿Qué es un osmol?

1 Osmol es la cantidad de cualquier soluto que agregado a 1 litro de agua, hace descender el punto de congelación de esta en 1,86ºC

Conociendo el punto de congelación de cualquier solución será posible predecir la cantidad de partículas osmóticamente activas en la misma.

Ejemplos:

1 mol de Na+ = 1 osmol Na+

1 mol de CaCl2 =

1 mol de glucosa =

osmol = mol x n

1 mol de NaCl = 2 osmoles de NaCl

n: número de partículas

Determinación del número de osmoles:

3 osmoles de CaCl2

1 osmol de glucosa

• La Osmolaridad – Es la cantidad de partículas osmóticamente

activas (osmoles) disueltas en un volumen total de 1 litro de solvente (Osm/L)

• La Osmolalidad – Es la cantidad de osmoles por kilogramo de

solvente (Osm/Kg)

Osmolaridad - Osmolalidad

• El plasma de un paciente normal congela a una temperatura de -0,53 a -0,55oC.

Dc = Kc . Osmolalidad

Despejando:

Osmolalidad = Dc / Kc

Osmolalidad = -0,53 a -0,55 / -1,86 = 0,285 a 0,295

El plasma humano tiene 285-295 mOsm/Kg

• Fórmula empírica para calcular la osmolalidad:

Osmolalidad = 2(Na+) + Urea + glucosa

La osmolalidad plasmática está determinada principalmente por

el Na+

Diabetes MellitusInsuficiencia renal

Presión Osmótica

La presión osmótica, es equivalente a la fuerza que hay que aplicar para contrarrestar la presión de difusión del agua,

Presión Osmótica

Transporte a través de las membranas

• Transporte Activo: contracorriente “ cuesta arriba”• con consumo de energía.• a.- Transporte Activo Primario:- Bombas Na/K ATPasa. (formada de una

unidad catalítica α con sitios de unión para el Na, K ATP y glucósido y una unidad β glicoproteína.

• -Bomba de Calcio• b.- Transporte Activo Secundario: no hay gasto de energía• usan la gradiente producida por la bomba primaria • Na/KATPasa. • -Cotransporte ó Symport: Ingreso de la glucosa/Na TCP.• -Contratransporte ó Antiport: Intercambiadores Na/H. 2Na/Ca.

Interacción Horizontal

Inte

racc

ión

Ver

tica

l

Banda 3

Banda 3

Banda 3

Banda 3

Glicoforina A

Ankirina

p55

4.1

4.9

4.2

Espectrina β Espectrina α

Tropomiosina

Tropomodulina

Actina

Adducina

Glicoforina C

INTERACIÓN ENTRE PROTEÍNAS DE INTERACIÓN ENTRE PROTEÍNAS DE MEMBRANA Y ENTIDADES HEMATOLÓGICASMEMBRANA Y ENTIDADES HEMATOLÓGICAS

INTERACIÓN ENTRE PROTEÍNAS DE INTERACIÓN ENTRE PROTEÍNAS DE MEMBRANA Y ENTIDADES HEMATOLÓGICASMEMBRANA Y ENTIDADES HEMATOLÓGICAS

Esferocitosis hereditariaEsferocitosis hereditaria

Eliptocitosis congénitaEliptocitosis congénita

ALTERACIONES MORFOLÓGICASALTERACIONES MORFOLÓGICAS• EspectrinaEspectrina

• AnkirinaAnkirina

• Proteína 4.1Proteína 4.1

• Banda 3Banda 3

• PalidinaPalidina

• TropomiosinaTropomiosina

• Gly CGly C

Anemia falciformeAnemia falciforme

TalasemiasTalasemias

Sangre conservadaSangre conservada

• Oxidación Proteína 4.1Oxidación Proteína 4.1

• EspectrinaEspectrina

• Proteína Ag Proteína Ag KxKx

AcantocitosAcantocitos

Esferocitosis hereditaria

Desorden hemolítico familiar caracterizado por:

• Anemia

• Ictericia intermitente

• Esplenomegalia

• Curación con la esplenectomía.

Esferocitosis hereditaria

• Autosómica dominante

• Microesferocito

• Incidencia: 1/2000 a 5000

• 25% de casos nuevos tienen padres normales

Esferocitosis hereditaria

• Eritrocito anormal con bazo intacto.

• Defectos en:

• Espectrina

• Ankirina

• Inestabilidad de la membrana

• Hemólisis.

Esferocitosis hereditaria

Patogénesis

• Pérdida de área de superficie

• Stress metabólico

• Eritrocito es atrapado en el bazo.

• Hemólisis

Drepanocitosis

• Anemia de células falciformes: reemplazo de adenina por timina en codón del DNA del ácido glutámico, sustituído por valina.

• Polimerización o sickling• Células en forma de hoz o media luna• Desoxigenación (40 mmHg), estasis vascular,

temperatura (vasoconstricción).• Rasgo drepanocítico