Transporte transmembranal

Difusión simpleDifusión facilitadaTransporte activo

Lehninger’s 4ª ed, cap 11

Difusión simpleCompuestos no polares solamente, a favor de gradiente de concentración

Difusión facilitadaA favor de gradiente electroquímico

Transporte activo primarioEn contra de gradiente electroquímico

Transporte activo secundarioEn contra de gradiente electroquímico, impulsado por un ion que se mueve a favor de su gradiente

Transporte iónico mediado por ionóforoA favor de gradiente electroquímico

Canal iónicoA favor de gradiente electroquímico, puede ser abierto por un ligando o ion

SISTEMAS DE TRANSPORTE• Uniport: una soluto es movida en contra de gradiente.

Ejemplos las bombas de protones.• Symport, cotransportador o transportador paralelo: mueve

solutos distintos a la vez en la misma dirección, uno de ellos a favor de su gradiente.

• Antiport, intercambiador o transportador antiparalelo: mueve dos solutos en direcciones contrarias, uno de ellos lo hace a favor de gradiente.

• Electrogénico – el proceso de transporte origina un cambio en la carga transmembranal (más adelante potencial de membrana)

• Electroneutro – el proceso de transporte no altera el estado de la carga como resultado del transporte

Las moléculas difunden a través de una membrana semipermeable

• La difusión está favorecida termodinámicamente (∆S positivo)

• El movimiento de partículas nunca cesa

• Las moléculas tienden a moverse hacia el compartimiento de menor concentración.

• El flujo neto tiene una dirección y la magnitud depende del gradiente de concentración (diferencia de concentraciones)

La ley de Fick

https://classconnection.s3.amazonaws.com/39/flashcards/705039/jpg/picture_81328826142273.jpg

http://s3.amazonaws.com/answer-board-image/88f7a4c3-8270-4953-8f78-056f5d634185.gif

Difusión a través de una membrana: ósmosis

Hay una barrera energética que impide el libre paso

• La diferencia de ambiente polar – no polar restringe el paso de moléculas.

• Todo soluto tiene una esfera de solvatación.

• La difusión libre a través de la membrana sólo es posible para moléculas no polares.

• Los solutos polares requieren de transportadores (proteínas transmembranales específicas)

Algunos solutos pasan por difusión

La difusión facilitada se deduce a partir de los coeficientes de permeabilidad

Diferencias entre la difusión simple y la difusión facilitada

Acarreadores• También llamados transportadores o permeasas.• Son proteínas que facilitan la difusión• Actúan de manera muy similar a las enzimas:

– Fijan sustrato por interacciones débiles– Especificidad estereoquímica– Saturable (la cinética de transporte depende de la [S]ext y

esta unión es reversible)– Ejemplo: la glucosa permeasa (Kt para D-Glc es 1.5 mM; en

cambio para D-Man o D-Gal es 20 y 30 mM y para la L-Glc>3000 mM)

Sistemas de poro: Acuaporinas• Son una clase de proteinas

integrales de membrana (major intrinsic proteins, MIP) que forman poros.

• Los defectos genéticos en genes de acuaporina han sido asociados con distintos padecimientos.• The 2003 Nobel Prize in Chemistry was awarded to Peter Agre for the discovery of aquaporins and jointly to

Roderick MacKinnon for his work on the structure and operation of ion channels.

Paso del agua por la acuaporina

TRANSPORTE ACTIVO

• Acumulación de un soluto a un lado de la membrana

• Inhibido por venenos metabólicos• Desfavorecido termodinámicamente (∆G>0) y

ocurre únicamente cuando está acoplado a un proceso exergónico.

• Se clasifica en:– Transporte activo primario– Transporte activo secundario

Transporte activo primario

• En la membrana plasmática de hongos y plantas funciona una bomba electrogénica dependiente de ATP

Bombas de iones

Expulsa sodio y mete potasio a costa de la hidrólisis de ATP

Procesos exergónicos

• Para el transporte activo primario:– Absorción de luz solar (h)– Reacción de oxidación– Hidrólisis de ATP

• Para el transporte activo secundario:– Flujo de otra especie química a favor de su

gradiente de concentración, i. e., opera por sistemas de cotransporte (o de intercambiador)

Bombas electrogénicas dependientes de la transferencia de electrones

• En la membrana mitocondrial interna existen enzimas que bombean protones, creando un gradiente químico y eléctrico a la vez.

• Este gradiente se convierte en la fuerza impulsora para realizar trabajo químico y mecánico.

Transporte activo secundario: sistemas de cotransporte (symport)

El Transporte activo es inhibido por venenos metabólicos

La lactosa entra por cotransporte acompañando protones, los cuales entran a favor de gradiente

La bomba de protones genera el gradiente, impulsado por poder redox

Sistemas de poro: Gramicidina

• Antibiótico que forma un poro.

• El diámetro de poro permite el paso de iones Na+ con todo y su esfera de hidratación.

Poros malévolos

• Estructura de la hemolisina de Staphylococcus aureus, una proteína formadora de canal. La proteína forma un poro de 10

nm de diámetro. Contribuye a la virulencia.

Ejemplos de acarreadores no proteicos: los ionóforos

• Antibióticos• Sustancias capaces de formar complejos con

cationes y transportarlos a través de membranas biológicas

• Algunos son electrogénicos y otros electroneutros, i. e., unos generan un gradiente iónico neto, en tanto que otros no.

A23187• Calcimicina.• Poliéter carboxílico

que cede un protón por molécula al formar complejos 2 a 1 con cationes divalentes (Mg2+, Ca2+, Mn2+...).

• Altera gradientes citoplásmicos de Ca2+ y de pH.

• Polieterina A, X-464.

• Poliéter carboxílico que intercambia un protón al formar complejos con K+.

• Altera el gradiente transmembranal de pH.

Nigericina

Valinomicina

• Péptido neutro y cíclico.

• Forma complejos 1 a 1 con K+ o Rb + mas no con Na+.

• Realiza un transporte electrogénico y por lo tanto afecta el potencial eléctrico.

Cada membrana presenta distintos transportadores