sesion 4 bioquimica

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEGUADALAJARA

INSTITUTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAJO PESO MOLECULAR

AUTOR: C.D. SERGIO JOAQUÍN LÓPEZNIETO

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEGUADALAJARA

INSTITUTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS

Objetivos:

• Precisará los mecanismos de transporteen la membrana plasmática:

• Transporte pasivo: Difusión simple,difusión facilitada

• Transporte activo primario y secundario.• Precisará los fármacos (ionóforos) como

mecanismo de acción en la membranaplasmática (Valinomicina y gramicidina).

• Precisará los mecanismos de transporteen la membrana plasmática:

• Transporte pasivo: Difusión simple,difusión facilitada

• Transporte activo primario y secundario.• Precisará los fármacos (ionóforos) como

mecanismo de acción en la membranaplasmática (Valinomicina y gramicidina).

Introducción

• Introducción: Las membranas plasmáticasseparan físicamente una célula viva de suambiente. Las membranas son barreras depermeabilidad selectiva que restringen el pasolibre de la mayor parte de las moléculas, y esetránsito molecular se lleva a cabo a través deltransporte celular.

• Introducción: Las membranas plasmáticasseparan físicamente una célula viva de suambiente. Las membranas son barreras depermeabilidad selectiva que restringen el pasolibre de la mayor parte de las moléculas, y esetránsito molecular se lleva a cabo a través deltransporte celular.

Introducción

• El transporte celular es el intercambio desustancias entre el interior celular y elexterior a través de la membrana celular omovimiento de moléculas dentro de lacélula.

• El transporte celular es el intercambio desustancias entre el interior celular y elexterior a través de la membrana celular omovimiento de moléculas dentro de lacélula.

Introducción

• La célula necesita este proceso porque esimportante para esta expulsar de suinterior los desechos del metabolismo yadquirir nutrientes del líquido extracelular,gracias a la capacidad de la membranacelular que permite el paso o salida demanera selectiva de algunas sustancias.

• La célula necesita este proceso porque esimportante para esta expulsar de suinterior los desechos del metabolismo yadquirir nutrientes del líquido extracelular,gracias a la capacidad de la membranacelular que permite el paso o salida demanera selectiva de algunas sustancias.

Introducción

• Las vías de transporte a través de lamembrana celular y los mecanismosbásicos para las moléculas de pequeñotamaño son:

• Las vías de transporte a través de lamembrana celular y los mecanismosbásicos para las moléculas de pequeñotamaño son:

Transporte pasivo o difusión

• El transporte pasivo es el intercambiosimple de moléculas de una sustancia através de la membrana plasmática,durante el cual no hay gasto de energíaque aporta la célula, debido a que va afavor del gradiente de concentración o afavor de gradiente de carga eléctrica, esdecir, de un lugar donde hay una granconcentración a uno donde hay menor.

• El transporte pasivo es el intercambiosimple de moléculas de una sustancia através de la membrana plasmática,durante el cual no hay gasto de energíaque aporta la célula, debido a que va afavor del gradiente de concentración o afavor de gradiente de carga eléctrica, esdecir, de un lugar donde hay una granconcentración a uno donde hay menor.

Transporte pasivo o difusión

• El proceso celular pasivo se realiza pordifusión. En sí, es el cambio de un mediode mayor concentración (mediohipertónico) a otro de menorconcentración (un medio hipotónico).

• El proceso celular pasivo se realiza pordifusión. En sí, es el cambio de un mediode mayor concentración (mediohipertónico) a otro de menorconcentración (un medio hipotónico).

Difusión simple

• Algunas sustancias pasan al interior o alexterior de las células a través de unamembrana semipermeable, y se muevendentro de éstas por Difusión simple,siendo un proceso físico basado en elmovimiento al azar. La difusión es elmovimiento de átomos, moléculas o ionesde una región de mayor concentración auna de menor concentración sin requerirgasto de energía.

• Algunas sustancias pasan al interior o alexterior de las células a través de unamembrana semipermeable, y se muevendentro de éstas por Difusión simple,siendo un proceso físico basado en elmovimiento al azar. La difusión es elmovimiento de átomos, moléculas o ionesde una región de mayor concentración auna de menor concentración sin requerirgasto de energía.

Difusión simple

• Por lo general la velocidad de la difusiónsimple depende del gradiente deconcentración, del tamaño de la moléculay de la facilidad con la que se disuelvenen lípidos. Por lo general, las moléculaspequeñas, los gradientes deconcentración altos y la solubilidadelevada en lípidos aumenta la velocidadde difusión simple.

• Por lo general la velocidad de la difusiónsimple depende del gradiente deconcentración, del tamaño de la moléculay de la facilidad con la que se disuelvenen lípidos. Por lo general, las moléculaspequeñas, los gradientes deconcentración altos y la solubilidadelevada en lípidos aumenta la velocidadde difusión simple.

Difusión simple

• La difusión simple es un proceso detransporte pasivo porque no se utiliza laenergía del ATP para transportar lasmoléculas, sino la energía del gradientede concentración

• La difusión simple es un proceso detransporte pasivo porque no se utiliza laenergía del ATP para transportar lasmoléculas, sino la energía del gradientede concentración

Difusión simple

• Las moléculas solubles en lípidos, como elalcohol etílico y la vitamina A, se difundenfácilmente a través de la bicapafosfolipídica, lo mismo que las moléculasmuy pequeñas, entre ellas el agua ygases disueltos, como oxígeno y dióxidode carbono. Este proceso se llamadifusión simple.

• Las moléculas solubles en lípidos, como elalcohol etílico y la vitamina A, se difundenfácilmente a través de la bicapafosfolipídica, lo mismo que las moléculasmuy pequeñas, entre ellas el agua ygases disueltos, como oxígeno y dióxidode carbono. Este proceso se llamadifusión simple.

Difusión simple

Difusión facilitada

• Es el movimiento de moléculas más grandesque no pueden pasar a través de la membranaplasmática y necesita ayuda de una proteína uotros mecanismos (endocitosis) para pasar alotro lado.

• También se llama difusión mediada por portadorporque la sustancia transportada de estamanera no suele poder atravesar la membranasin una proteína portadora específica que leayude.

• Es el movimiento de moléculas más grandesque no pueden pasar a través de la membranaplasmática y necesita ayuda de una proteína uotros mecanismos (endocitosis) para pasar alotro lado.

• También se llama difusión mediada por portadorporque la sustancia transportada de estamanera no suele poder atravesar la membranasin una proteína portadora específica que leayude.

Difusión facilitada.

• Las moléculas solubles en agua, como losiones (K+, Na+, Ca+2), aminoácidos ymonosacáridos, no pueden atravesarsolas la bicapa de fosfolípidos. Estasmoléculas sólo pueden difundirse al otrolado con la ayuda de uno de dos tipos detransporte: proteínas de canal y proteínasportadoras (carriers). Este proceso sedenomina difusión facilitada.

• Las moléculas solubles en agua, como losiones (K+, Na+, Ca+2), aminoácidos ymonosacáridos, no pueden atravesarsolas la bicapa de fosfolípidos. Estasmoléculas sólo pueden difundirse al otrolado con la ayuda de uno de dos tipos detransporte: proteínas de canal y proteínasportadoras (carriers). Este proceso sedenomina difusión facilitada.


• Las proteínas de canal forman poros o canales,en la bicapa lipídica, a través de los cualesciertos iones pueden cruzar la membrana. Casitodas las proteínas de canal tienen un diámetrointerior y una distribución de cargas eléctricasespecíficos que sólo permiten el paso de ciertosiones. Las células nerviosas, por ejemplo, tienencanales distintos para distintos tipos de ionessodio, iones potasio y iones calcio.

• Las proteínas de canal forman poros o canales,en la bicapa lipídica, a través de los cualesciertos iones pueden cruzar la membrana. Casitodas las proteínas de canal tienen un diámetrointerior y una distribución de cargas eléctricasespecíficos que sólo permiten el paso de ciertosiones. Las células nerviosas, por ejemplo, tienencanales distintos para distintos tipos de ionessodio, iones potasio y iones calcio.


• Las proteínas portadoras se unen a moléculasespecíficas, como ciertos aminoácidos,azúcares o proteínas pequeñas, provenientesdel citoplasma o del fluido extracelular. La uniónprovoca un cambio en la forma de las proteínasportadora, el que permite a las moléculas pasara través de las proteínas y llegar al otro lado dela membrana plasmática. La difusión facilitadase efectúa mediante proteínas portadoras queno gastan energía celular. Estas proteínas sólomueven moléculas si el gradiente deconcentración es favorable.

• Las proteínas portadoras se unen a moléculasespecíficas, como ciertos aminoácidos,azúcares o proteínas pequeñas, provenientesdel citoplasma o del fluido extracelular. La uniónprovoca un cambio en la forma de las proteínasportadora, el que permite a las moléculas pasara través de las proteínas y llegar al otro lado dela membrana plasmática. La difusión facilitadase efectúa mediante proteínas portadoras queno gastan energía celular. Estas proteínas sólomueven moléculas si el gradiente deconcentración es favorable.


• Dado que dependen de las proteínas detransporte, las moléculas que cruzan lamembrana por difusión facilitada por lo generallo hacen más lentamente que cruzan pordifusión simple a través de la bicapa lipídica.

• Dado que dependen de las proteínas detransporte, las moléculas que cruzan lamembrana por difusión facilitada por lo generallo hacen más lentamente que cruzan pordifusión simple a través de la bicapa lipídica.

Transporte activo

• El transporte activo requiere un gasto deenergía para transportar la molécula de unlado al otro de la membrana, pero eltransporte activo es el único que puedetransportar moléculas contra ungradiente de concentración, al igual quela difusión facilitada el transporte activoesta limitado por el numero de proteínastransportadoras presentes.

• El transporte activo requiere un gasto deenergía para transportar la molécula de unlado al otro de la membrana, pero eltransporte activo es el único que puedetransportar moléculas contra ungradiente de concentración, al igual quela difusión facilitada el transporte activoesta limitado por el numero de proteínastransportadoras presentes.

Transporte activo

• Son de interés dos grandes categorías detransporte;

• Transporte activo, primario• Transporte activo secundario.• El transporte activo primario usa energía

(generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP),a nivel de la misma proteína de membranaproduciendo un cambio conformacional queresulta en el transporte de una molécula através de la proteína.

• Son de interés dos grandes categorías detransporte;

• Transporte activo, primario• Transporte activo secundario.• El transporte activo primario usa energía

(generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP),a nivel de la misma proteína de membranaproduciendo un cambio conformacional queresulta en el transporte de una molécula através de la proteína.

Transporte activo

• El ejemplo mas conocido es la bomba deNa+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza uncontratransporte("antyport") transportaK+ al interior de la célula y Na+ al exteriorde la misma, al mismo tiempo, gastandoen el proceso ATP.

• El ejemplo mas conocido es la bomba deNa+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza uncontratransporte("antyport") transportaK+ al interior de la célula y Na+ al exteriorde la misma, al mismo tiempo, gastandoen el proceso ATP.

Transporte activo secundario

• El transporte activo secundario utiliza laenergía para establecer un gradiente através de la membrana celular, y luegoutiliza ese gradiente para transportar unamolécula de interés contra su gradiente deconcentración.

• El transporte activo secundario utiliza laenergía para establecer un gradiente através de la membrana celular, y luegoutiliza ese gradiente para transportar unamolécula de interés contra su gradiente deconcentración.


Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente:Escherichia coli establece un gradiente deprotones (H+) entre ambos lados de la membranautilizando energía para bombear protones haciaafuera de la célula. Luego estos protones seacoplan a la lactosa (un azúcar que sirve denutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-permeasa (otra proteína de transmembrana), lalactosa permeasa usa la energía del protónmoviéndose a favor de su gradiente deconcentración para transportar la lactosa dentrode la célula.

Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente:Escherichia coli establece un gradiente deprotones (H+) entre ambos lados de la membranautilizando energía para bombear protones haciaafuera de la célula. Luego estos protones seacoplan a la lactosa (un azúcar que sirve denutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-permeasa (otra proteína de transmembrana), lalactosa permeasa usa la energía del protónmoviéndose a favor de su gradiente deconcentración para transportar la lactosa dentrode la célula.


• Este transporte acoplado en la mismadirección a través de la membrana celularse denomina cotransporte ("symport").Escherichia coli utiliza este tipo demecanismo para transportar otrosazucares tales como ribosa y arabinosa,como así también numerososaminoácidos.

• Este transporte acoplado en la mismadirección a través de la membrana celularse denomina cotransporte ("symport").Escherichia coli utiliza este tipo demecanismo para transportar otrosazucares tales como ribosa y arabinosa,como así también numerososaminoácidos.

Mecanismo de transporte secundarioNa+-glucosa

• El mecanismo de transporte secundario Na+-glucosa

• Otro sistema de transporte secundario usa labomba de Sodio/Potasio en una primera etapa,genera así un fuerte gradiente de Sodio a travésde la membrana. Luego la proteína "simport"para el sistema Sodio-Glucosa usa la energíadel gradiente de Sodio para transportar Glucosaal interior de la célula.

• El mecanismo de transporte secundario Na+-glucosa

• Otro sistema de transporte secundario usa labomba de Sodio/Potasio en una primera etapa,genera así un fuerte gradiente de Sodio a travésde la membrana. Luego la proteína "simport"para el sistema Sodio-Glucosa usa la energíadel gradiente de Sodio para transportar Glucosaal interior de la célula.


• Este sistema se usa de manera original enlas células epiteliales del intestino. Estascélulas toman glucosa y sodio del intestinoy lo transportan al torrente sanguíneoutilizando la acción concertada de los"simport" para Sodio/Glucosa, la glucosapermeasa ( una proteína de difusiónfacilitada para la glucosa) y las bombas deSodio/Potasio.

• Este sistema se usa de manera original enlas células epiteliales del intestino. Estascélulas toman glucosa y sodio del intestinoy lo transportan al torrente sanguíneoutilizando la acción concertada de los"simport" para Sodio/Glucosa, la glucosapermeasa ( una proteína de difusiónfacilitada para la glucosa) y las bombas deSodio/Potasio.


• Se debe hacer notar que las células delintestino se encuentran unidas entre si por"uniones estrechas"( tight junctions) queimpiden que nada proveniente delintestino pase al torrente sanguíneo sinser primero filtradas por las célulasepiteliales.

• Se debe hacer notar que las células delintestino se encuentran unidas entre si por"uniones estrechas"( tight junctions) queimpiden que nada proveniente delintestino pase al torrente sanguíneo sinser primero filtradas por las célulasepiteliales.

IONOFOROS

• Precisará los fármacos (ionóforos) comomecanismo de acción en la membranaplasmática (Valinomicina y gramicidina).– Ciertos microbios sintetizan pequeñas

moléculas orgánicas hidrofóbicas llamadasionóforos, que funcionan como lanzaderas,que se disuelven en la bicapa lipídica yaumentan la permeabilidad de la membranaa determinados iones.

• Precisará los fármacos (ionóforos) comomecanismo de acción en la membranaplasmática (Valinomicina y gramicidina).– Ciertos microbios sintetizan pequeñas

moléculas orgánicas hidrofóbicas llamadasionóforos, que funcionan como lanzaderas,que se disuelven en la bicapa lipídica yaumentan la permeabilidad de la membranaa determinados iones.

Clasificación de ionóforos

• Ionóforos transportadores móviles.• Ionóforos formadores de canal.• Básicamente su funcionamiento radica en

bloquear la carga del ión, dejándolo pasara través de una zona hidrofóbica, sinningún gasto de energía. De esta manerael ión pasa de un lado a otro de la capapor diferencia de gradiente.

• Ionóforos transportadores móviles.• Ionóforos formadores de canal.• Básicamente su funcionamiento radica en

bloquear la carga del ión, dejándolo pasara través de una zona hidrofóbica, sinningún gasto de energía. De esta manerael ión pasa de un lado a otro de la capapor diferencia de gradiente.

Transportadores Iónicos móviles(TIM)

• 1- Valinomicina:– Es un polímero en forma anillada, que incrementa

la permeabilidad del K+ .• 2- A23187

– La diferencia con el anterior es, primero, realiza untransporte de cationes bivalentes como el Ca+ yMg+ y no de monovalente, segundo es que actúacomo lanzadera de intercambio, esto significa quepor el pasaje de un catión bivalente, debe pasar alotro lado dos protones (H+).

• 1- Valinomicina:– Es un polímero en forma anillada, que incrementa

la permeabilidad del K+ .• 2- A23187

– La diferencia con el anterior es, primero, realiza untransporte de cationes bivalentes como el Ca+ yMg+ y no de monovalente, segundo es que actúacomo lanzadera de intercambio, esto significa quepor el pasaje de un catión bivalente, debe pasar alotro lado dos protones (H+).

Formadores de Canales (FC)

• Gramidicina A• Es un péptido lineal de 15 aminoácidos, con

cadenas laterales hidrofóbicas. Dos de estasmoléculas se juntan en la bicapa formando uncanal transmembranal, que actúaselectivamente permitiendo que los cationesmonovalentes (H+, K+ y el Na+) fluyan a favordel gradiente. La gramicidina es un antibióticosintetizado por algunas bacterias para matarotros organismos, provocándoles un colapso degradientes de sodio, hidrógeno o potasio a nivelde membranas.

• Gramidicina A• Es un péptido lineal de 15 aminoácidos, con

cadenas laterales hidrofóbicas. Dos de estasmoléculas se juntan en la bicapa formando uncanal transmembranal, que actúaselectivamente permitiendo que los cationesmonovalentes (H+, K+ y el Na+) fluyan a favordel gradiente. La gramicidina es un antibióticosintetizado por algunas bacterias para matarotros organismos, provocándoles un colapso degradientes de sodio, hidrógeno o potasio a nivelde membranas.

Diferencias básicas entre los dossistemas

• En las del primer caso (TIM), encondiciones de temperaturas muy bajas osea por debajo del punto de congelaciónde una membrana, estos transportadorespierden su capacidad de acción dejandode transportar iones. En cambio a esasmismas temperaturas los FC mantienensu actividad normalmente.

• En las del primer caso (TIM), encondiciones de temperaturas muy bajas osea por debajo del punto de congelaciónde una membrana, estos transportadorespierden su capacidad de acción dejandode transportar iones. En cambio a esasmismas temperaturas los FC mantienensu actividad normalmente.


• Con respecto a la velocidad de pasajes iónicos tambiénse pudo notar una gran diferencia entre los dos tipos. Enel caso de los FC se observó que estos dímeros soninestables y se forman y se disocian continuamente, porlo que el tiempo promedio de apertura de un canal esaproximadamente un segundo, si a esto le sumamos ungradiente intenso, los FC puede transportar unos 20000cationes por cada canal abierto/ milisegundo, este valores unas mil veces superior al número de cationes quepueden pasar en el mismo intervalo de tiempo para unasola molécula transportadora móvil.

• Con respecto a la velocidad de pasajes iónicos tambiénse pudo notar una gran diferencia entre los dos tipos. Enel caso de los FC se observó que estos dímeros soninestables y se forman y se disocian continuamente, porlo que el tiempo promedio de apertura de un canal esaproximadamente un segundo, si a esto le sumamos ungradiente intenso, los FC puede transportar unos 20000cationes por cada canal abierto/ milisegundo, este valores unas mil veces superior al número de cationes quepueden pasar en el mismo intervalo de tiempo para unasola molécula transportadora móvil.

Conclusión

• Es sumamente importante que la célulacuente con mecanismos de transporte demoléculas hacia el interior y exterior de lamisma, y de esa manera poder llevar acabo el control de forma muy específicade su medio interno, y ese control serealiza a través de distintos mecanismosunos pasivos (transporte pasivo) y otrosde control activo (transporte activo) .

• Es sumamente importante que la célulacuente con mecanismos de transporte demoléculas hacia el interior y exterior de lamisma, y de esa manera poder llevar acabo el control de forma muy específicade su medio interno, y ese control serealiza a través de distintos mecanismosunos pasivos (transporte pasivo) y otrosde control activo (transporte activo) .

Conclusión

• Es así como la membrana plasmática esla encargada de mantener el mediointerno regulando el equilibrio entre elinterior y exterior de esta.

• Los ionóforos son moléculas que actúanen las membranas como lanzaderas paravarios iones.

• Es así como la membrana plasmática esla encargada de mantener el mediointerno regulando el equilibrio entre elinterior y exterior de esta.

• Los ionóforos son moléculas que actúanen las membranas como lanzaderas paravarios iones.

Bibliografía

• Bibliografía :Voet (pag-287),Harper(pag-473-476…),Devlin (529),Stryer,Horton(pag-278)

• Bibliografía :Voet (pag-287),Harper(pag-473-476…),Devlin (529),Stryer,Horton(pag-278)

sesion 4 bioquimica

Health & Medicine