TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

1. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

2. OSMOSIS A TRAVÉS DE MEMBRANAS CON PERMEABILIDAD SELECTIVA: DIFUSIÓN NETA DE AGUA • LA SUSTANCIA MÁS ABUNDANTE QUE DIFUNDE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR ES EL AGUA • ESTE PROCESO DE MOVIMIENTO NETO DEL AGUA QUE SE DEBE A LA PRODUCCIÓN DE UNA DIFERENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DEL AGUA SE DENOMINA ÓSMOSIS

4. OSMOSIS • UN EJEMPLO DE ÓSMOSIS SE OBSERVA EN LA FIGURA ANTERIOR DONDE HAY AGUA PURA A UN LADO DE LA MEMBRANA CELULAR Y UNA SOLUCIÓN DE CLORURO SÓDICO EN EL OTRO LADO. • LAS MOLÉCULAS DE AGUA ATRAVIESAN LA MEMBRANA CELULAR CON FACILIDAD, MIENTRAS QUE LOS IONES DE NA Y CLORURO PASAN SÓLO CON DIFICULTAD. • LAS MOLÉCULAS DE AGUA SON DIFUSIBLES Y LOS IONES DE SODIO Y CLORURO NO DIFUSIBLES

5. OSMOSIS • SE DICE ENTONSES, QUE LA MEMBRANA ES PERMEABLE DE MANERA SELECTIVA AL AGUA, PERO MUCHO MENOS A LOS IONES DE SODIO Y CLORURO. • MAS MOLÉCULAS DE AGUA CHOCAN CONTRA LOS CANALES DEL LADO IZQUIERDO, EN EL QUE HAY AGUA PURA, QUE EN EL LADO DERECHO, EN EL QUE SE HA REDUCIDO LA CONCENTRACIÓN DE AGUA.

6. OSMOSIS • ENTONCES SE PRODUCE UN MOVIMIENTO NETO DE AGUA DESDE LA IZQUIERDA HACIA LA DERECHA, ES DECIR, SE PRODUCE ÓSMOSIS DESDE EL AGUA PURA HACIA LA SOLUCIÓN DE CLORURO SÓDICO

7. PRESIÓN OSMÓTICA • SI SE APLICARA PRESIÓN A LA SOLUCIÓN DE CLORURO SÓDICO, LA ÓSMOSIS DEL AGUA HACIA ESTA SOLUCIÓN SE ENLENTECERÍA, SE INTERRUMPIRÍA O INCLUSO SE INVERTIRÍA. LA CANTIDAD EXACTA DE PRESIÓN NECESARIA PARA DETENER LA ÓSMOSIS DE DENOMINA PRESIÓN OSMÓTICA DE LA SOLUCIÓN DE CLORURO SÓDICO.

8. PRESION OSMOTICA LA PRESENCIA DE ÓSMOSIS DE LA CÁMARA B HACIA LA CÁMARA A. OBSERVESE LA SEPARACIÓN DE LOS NIVELES DE LAS COLUMNAS, QUE SE DEBE A LA PRESIÓN OSMÓTICA (SE PRODUCE UNA DIFERENCIA DE PRESIÓN) EL CUAL SE OPONE AL EFECTO OSMÓTICO.

9. PRESION OSMOTICA • PARA LA DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN OSMÓTICA ES IMPORTANTE EL NÚMERO DE PARTÍCULAS OSMÓTICAS (CONCENTRACIÓN MOLAR) POR UNIDAD DE VOLUMEN DEL LÍQUIDO Y NO LA MASA DE LAS PARTÍCULAS.

10. PRESION OSMOTICA • LAS PARTÍCULAS GRANDES QUE TIENEN UNA MASA (M) MAYOR QUE LAS PARTÍCULAS PEQUEÑAS, SE MUEVEN A VELOCIDADES (V) MÁS LENTAS; MIENTRAS QUE LAS PARTÍCULAS MAS PEQUEÑAS SE MUEVEN A MAYORES VELOCIDADES. DE MODO QUE SUS ENERGÍAS CINÉTICAS (C) ESTÁN DETERMINADAS POR LA SIGUIENTE ECUACIÓN: C= M (V AL CUADRADO) 2

11. TRANSPORTE ACTIVO DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS LOS IONES: NA MAYOR CONCENTRACIÓN FUERA DE LA CÉLULA. K MAYOR CONCENTRACIÓN DENTRO DE LA CÉLULA. NINGUNO DE ESTOS 2 EFECTOS PODRÍA PRODUCIRSE POR DIFUSIÓN SIMPLE, PORQUE LA DIFUSIÓN SIMPLE FINALMENTE EQUILIBRA LAS CONCENTRACIONES A AMBOS LADOS DE LA MEMBRANA

12. TRANSPORTE ACTIVO DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS • ALGUNA FUENTE DE ENERGÍA DEBE PRODUCIR UN MOVIMIENTO EXCESIVO DE IONES POTASIO HACIA EL INTERIOR DE LAS CÉLULAS Y UN MOVIMIENTO EXCESIVO DE IONES SODIO HACIA EL EXTERIOR DE LAS CÉLULAS. CUANDO UNA MEMBRANA CELULAR TRANSPORTA MOLÉCULAS O IONES “CONTRA CORRIENTE” CONTRA UN GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN, EL PROCESO SE DENOMINA TRANSPORTE ACTIVO.

13. TRASPORTE ACTIVO Sustancias que se transportan activamente: Sodio, potasio, calcio, hierro, hidrógeno, cloruro, yoduro y urato; diversos azúcares diferentes y la mayor parte de los aminoácidos. Transporte activo • Primario • Secundario

14. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO • EN EL PRIMARIO LA ENERGÍA SE OBTIENE DIRECTAMENTE POR ESCISIÓN DEL ATP (TRIFOSFATO DE ADENOSINA) O DE ALGUN OTRO COMPUESTO DE FOSFATO DE ALTA ENERGIA

15. TRASPORTE DE ENERGIA SECUNDARIO • EN EL SECUNDARIO LA ENERGÍA PROCEDE SECUNDARIAMENTE DE LA ENERGÍA QUE SE HA ALMACENADO EN FORMA DE DIFERENCIAS DE CONCENTRACIÓN IÓNICA DE SUSTANCIAS MOLECULARES O IÓNICAS SECUNDARIAS ENTRE LOS 2 LADOS DE UNA MEMBRANA CELULAR, QUE SE GENERÓ ORIGINALMENTE MEDIANTE TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO.

16. TRANSPORTE ACTIVO • TANTO EN EL TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO COMO EL SECUNDARIO DEPENDE DE PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS QUE PENETRAN A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR, AL IGUAL QUE EN LA DIFUSIÓN FACILITADA. CON LA DIFERENCIA QUE EN EL TRANSPORTE ACTIVO LAS PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS IMPARTEN ENERGÍA A LA SUSTANCIA TRANSPORTADA PARA MOVERLA CONTRA EL GRADIENTE ELECTROQUÍMICO.

17. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIIO BOMBA DE SODIO-POTASIO: MANTIENE LAS DIFERENCIAS DE CONCENTRACIÓN DE SODIO Y K A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR, ASÍ COMO DE ESTABLECER UN VOLTAJE ELÉCTRICO NEGATIVO EN EL INTERIOR DE LAS CÉLULAS. ESTA BOMBA ES LA BASE DE LA FUNCIÓN NERVIOSA, PORQUE PERMITE TRANSMITIR SEÑALES NERVIOSAS POR TODO EL SISTEMA NERVIOSO.

18. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO La proteína transportadora es un complejo formado por 2 proteínas globulares distintas: • Subunidad alfa: mayor tamaño (P.M. de 100,000) • Subunidad beta: pequeña (PM de 55,000) (se desconoce su función)

19. BOMBA SODIO-POTASIO. LA PROTEÍNA DE MAYOR TAMAÑO TIENE 3 CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS QUE SON IMPORTANTES PARA EL FUNCIONAMIENTO DE LA BOMBA: • TIENE 3 PUNTOS RECEPTORES PARA LA UNIÓN DE IONES NA EN LA PORCIÓN DE LA PROTEÍNA QUE PROTRUYE HACIA EL INTERIOR DE LA CÉLULA. • TIENE 2 PUNTOS RECEPTORES PARA IONES POTASIO EN EL EXTERIOR. • LA PORCIÓN DE ESTA PROTEÍNA CERCA DE LOS PUNTOS DE UNIÓN AL SODIO TIENE ACTIVIDAD ATPASA.

21. TRANSPORTE ACTIVO Fuente: http://sis.nlm.nih.gov/toxtutor2/index.htm

22. IMPORTANCIA DE LA BOMBA NA-K PARA CONTROLAR EL VOLUMEN CELULAR • SIN LA FUNCIÓN DE ESTA BOMBA LA MAYOR PARTE DE LAS CÉLULAS DEL CUERPO SE HINCHARÍAN HASTA EXPLOTAR. • DENTRO DE LAS CÉLULAS HAY GRANDES CANTIDADES DE PROTEÍNAS Y OTRAS MOLÉCULAS ORGÁNICAS (CARGA NEGATIVA); LOS CUALES ATRAEN NA Y K (CARGA POSITIVA) Y PRODUCEN OSMOSIS DE AGUA HACIA EL INTERIOR DE LA CÉLULA

23. IMPORTANCIA DE LA BOMBA NA-K PARA CONTROLAR EL VOLUMEN CELULAR • LA BOMBA DE NA-K IMPIDE QUE LA CÉLULA SE HINCHE, BOMBEA 3 IONES DE NA HACIA EL EXTERIOR POR 2 DE K AL INTERIOR DE LA CÉLULA. LOS IONES DE NA EXTRACELULAR TIENEN UNA INTENSA TENDENCIA A PERMANECER ALLÍ. • SI UNA CÉLULA COMIENZA A HINCHARSE POR CUALQUIER MOTIVO, ESTO AUTOMÁTICAMENTE ACTIVA LA BOMBA NA-K, MOVIENDO AUN MAS IONES HACIA EL EXTERIOR Y TRANSPORTANDO AGUA CON ELLOS.

24. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO DE IONES DE CALCIO • BOMBA DE CALCIO. LOS IONES DE CA NORMALMENTE SE MANTIENEN A UNA CONCENTRACIÓN MUY BAJA EN EL CITOSOL INTRACELULAR DE CASI TODAS LAS CÉLULAS DEL CUERPO.

25. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO DE IONES DE CALCIO OCURRE ASI POR LA PRESENCIA DE 2 BOMBAS DE CALCIO: • UNA ESTÁ EN LA MEMBRANA CELULAR Y BOMBEA CALCIO HACIA EL EXTERIOR DE LA CÉLULA. • LA OTRA ESTÁ EN EL RETÍCULO SARCOPLÁSMICO DE LAS CÉLULAS MUSCULARES Y LAS MITOCONDRIAS EN TODAS LAS CÉLULAS.

26. TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO DE IONES HIDRÓGENO TIENE 2 LOCALIZACIONES: • GLÁNDULAS GÁSTRICAS DEL ESTÓMAGO. • PORCIÓN DISTAL DE LOS TÚBULOS DISTALES Y EN LOS CONDUCTOS COLECTORES CORTICALES DE LOS RIÑONES.

27. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO • EXISTEN DOS TIPOS DE TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO: • Cotransporte. • Contratransporte.

28. COTRANSPORTE • CUANDO LOS IONES DE SODIO SE TRANSPORTAN HACIA EL EXTERIOR DE LAS CELULAS MEDIANTE TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO HABITUALMENTE SE ESTABLECE UN GRAN GRADIENTE DE CONCENTRACION DE IONES DE SODIO A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR, CON UNA CONCENTRACION ELEVADA FUERA DE LA CELULA Y UNA CONCENTRACION MUY BAJA EN SU INTERIOR

29. COTRANSPORTE • ESTE GRADIENTE REPRESENTA UN ALMACEN DE ENERGIA PORQUE EL EXCESO DE SODIO EN EL EXTERIOR DE LA MEMBRANA CELULAR SIEMPRE INTENTA DIFUNDIR HACIA EL INTERIOR • PARA QUE EL SODIO ARRASTRE OTRA SUSTANCIA CON EL ES NECESARIO UN MECANISMO DE ACOPLAMIENTO ESTO SE CONSIGUE POR MEDIO DE UNA PROTEINA TRANSPORTADORA DE MB CELULAR.

30. COTRANSPORTE • EN CONDICIONES ADECUADAS ESTA ENERGIA DE DIFUSION DE SODIO PUEDE ARRASTAR OTRAS SUSTANCIAS JUNTO CON EL SODIO A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR. ESTE FENOMENO SE DENOMINA COTRANSPORTE

31. CONTRATRANSPORTE • LOS IONES DE SODIO INTENTAN UNA VEZ MAS DIFUNDIR HACIA EL INTERIOR DE LA CELULA DEBIDO A SU GRAN GRADIENTE DE CONCENTRACION. • PERO ESTA VEZ LA SUSTANCIA QUE SE VA A TRANSPORTAR ESTA EN EL INTERIOR DE LA CELULA Y SE DEBE TRANSPORTAR HACIA EL EXTERIOR

32. CONTRANSPORTE • ION SODIO SE UNE A LA PROTEINA TRANSPORTADORA EN EL PUNTO EN EL QUE SE PROYECTA HACIA LA SUPERFICIE EXTERIOR DE LA MEMBRANA Y LA SUSTANCIA QUE SE VA A CONTRANSPORTAR SE UNE A LA PROYECCION INTERIOR DE LA PROTEINA TRANSPORTADORA • UNA VEZ QUE AMBOS SE HAN UNIDO SE PRODUCE UN CAMBIO CONFORMACIONAL Y LA ENERGIA QUE LIBERA EL ION SODIO QUE SE MUEVE AL INTERIOR HACE QUE LA OTRA SUSTANCIA SE MUEVA AL EXTERIOR

33. COTRANSPORTE DE GLUCOSA Y AMINOÁCIDOSJUNTO CON IONES DE SODIO: LA PROTEÍNA TRANSPORTADORA TIENE 2 PUNTOS DE UNIÓN EN SU CARA EXTERNA, UNO PARA EL SODIO Y OTRO PARA LA GLUCOSA. ADEMÁS, LA CONCENTRACIÓN DE LOS IONES SODIO ES MUY ALTA EN EL EXTERIOR Y MUY BAJA EN EL INTERIOR, LO QUE SUMINISTRA LA ENERGÍA PARA EL TRANSPORTE.

34. COTRANSPORTE DE GLUCOSA Y AMINOÁCIDOSJUNTO CON IONES DE SODIO: • EL COTRANSPORTE CON SODIO DE LOS AMINOÁCIDOS SE PRODUCE DE MANERA SIMILAR QUE PARA LA GLUCOSA. • EL COTRANSPORTE CON SODIO DE LA GLUCOSA Y AMINOÁCIDOS SE PRODUCE EN: CÉLULAS EPITELIALES DEL TUBO DIGESTIVO Y TÚBULOS RENALES PARA FAVORECER LA ABSORCIÓN DE ESTAS SUSTANCIAS HACIA LA SANGRE.

36. CONTRATANSPORTE CON SODIO DE IONES CALCIO E HIDROGENO • CONTRATRANSPORTE SODIO-CALCIO. • CONTRATRANSPORTE SODIO-HIDRÓGENO. • EL CONTRATRANSPORTE SODIO-CALCIO SE PRODUCE EN CASI TODAS LAS MEMBRANAS CELULARES ( EL NA SE MUEVE AL INTERIOR Y EL CA AL EXTERIOR).

37. CONTRATRANSPORTE CON SODIO DE IONES CALCIO E HIDROGENO • EL CONTRATRANSPORTE SODIO-HIDRÓGENO SE PRODUCE EN TÚBULOS PROXIMALES DE LOS RIÑONES (EL NA SE DESPLAZA DESDE LA LUZ DEL TÚBULO HACIA EL INTERIOR DE LA CÉLULA TUBULAR, MIENTRAS QUE LOS IONES DE H SON CONTRATRANSPORTADOS HACIA LA LUZ TUBULAR.

38. TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE LAS CAPAS CELULARES • EN MUCHAS LOCALIZACIONES DEL CUERPO SE DEBEN TRANSPORTAR SUSTANCIAS A TRAVES DE TODO EL ESPESOR DE UNA CAPA CELULAR EN LUGAR DE SIMPLEMENTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

39. TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE LAS CAPAS CELULARES • EL TRANSPORTE DE ESTE TIPO SE PRODUCE A TRAVES DE : • EL EPITELIO INTESTINAL • EL EPITELIO DE LOS TUBULOS RENALES • EL EPITELIO DE TODAS LAS GLANDULAS EXOCRINAS • EL EPITELIO DE LA VESCICULA BILIAR • LA MB DEL PLEXO CORONOIDEO

40. TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE LAS CAPAS CELULARES • EL MECANISMO BASICO PARA EL TRANSPORTE DE UNA SUSTANCIA A TRAVES DE UNA LAMINA CELULAR ES: • TRANSPORTE ACTIVO A TRAVES DE LA MB CELULAR DEL POLO DE LAS CELULAS TRANSPORTADORAS DE LA CAPA • DIFUSION SIMPLE O DIFUSION FACILITADA A TRAVES DE LA MB DEL POLO OPUESTO DE LA CELULA