Mecanismos de transporte atreves de la membrana

Mecanismos de transporte atraves de la membrana

eQUIPO 5

introduccion

La membrana celular es una estructura fundamental en las células vivas, ya que separa el interior de la célula del exterior y permite el intercambio de sustancias entre ambos medios. El mecanismo de transporte a través de la membrana es un proceso complejo que involucra diferentes tipos de moléculas y proteínas que participan en el movimiento de sustancias a través de la membrana .

Proteinas

Una proteína de transporte es una proteína que cumple la función de mover otros materiales dentro de un organismo. Las proteínas de transporte son vitales para el crecimiento y la vida de todos los seres vivos. En la membrana existen unas proteínas especializadas tanto en el transporte de moléculas necesarias para el metabolismo como en la creación y modificación de los gradientes electroquímicos. Son proteínas transmembrana que se agrupan en tres tipos: bombas, transportadores y canales.

Bombas: Las bombas son proteínas transmembrana que transportan iones o moléculas de un lado al otro de la membrana en contra de sus gradientes de concentración, con gasto de energía. También se llaman transportadores activos primarios. La energía la pueden obtener de diferentes fuentes: de la luz, de reacciones de óxido-reducción o de la hidrólisis del ATP, siendo esto último lo más frecuente. Las bombas son creadoras de gradientes puesto que transforman energía química o electromagnética (luz) en gradiente electroquímico que luego será usado para otras necesidades celulares, como veremos más adelante.

Transportadores: Los transportadores son proteínas transmembrana que usan gradientes electroquímicos para mover moléculas entre ambos lados de la membrana.Este tipo de movimiento se denomina difusión facilitada: difusión porque es un movimiento pasivo generado por el gradiente electroquímico existente y facilitada puesto que es el transportador el que la permite. Los transportadores son muy numerosos, más de 100 familias, y aparecen en todas las membranas de la célula. El mecanismo de transporte supone un reconocimiento de la molécula o moléculas a las que van a transportar y un cambio conformacional del transportador que posibilita el trasiego de las moléculas entre ambos lados de la membrana.

Canales: Los canales son proteínas integrales que crean poros o conductos hidrofílicos que comunican ambos lados de la membrana.Tienen la propiedad de poder abrir o cerrar dicho conducto según ciertas condiciones. Su principal función es regular los gradientes iónicos entre ambos lados de la membrana, por tanto alterar el potencial eléctroquímico de ésta, hecho que se transformará en información para la célula. También son necesarios para la secreción o absorción de sustancias como ocurre en el riñón.

Trasnsporte pasivo

El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, durante el cual no hay gasto de energía que aporta la célula, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico).

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Difucion simple

Un ejemplo de transporte pasivo es la difusión , cuando moléculas se mueven de un área de alta concentración (gran cantidad) a un área de baja concentración (menor cantidad). Se dice que las moléculas fluyen hacia su gradiente de concentración. Este tipo de difusión procede sin una entrada de energía. En la difusión simple , moléculas que son pequeñas y sin carga pueden esparcirse a través de la membrana celular. Simplemente fluyen a través de la membrana celular. La difusión simple no requiere energía o necesita de asistencia de una proteína de transporte. Por ejemplo, el oxígeno puede entrar en la célula por difusión, mientras que al mismo tiempo, el dióxido de carbono podría salir de acuerdo con su propio gradiente de concentración. otros ejemplos son el nitrogeno, eter,benceno,cloroformo, hormonas esteroideas.....

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Difusion facilitada

La difusión facilitada es la difusión de solutos a través de proteínas de transporte en la membrana plasmática. La difusión facilitada es un tipo de transporte pasivo. A pesar de que la difusión facilitada implica proteínas de transporte, es considerada como transporte pasivo porque el soluto se está moviendo hacia abajo del gradiente de concentración Las pequeñas moléculas no polares pueden difundirse fácilmente a través de la membrana celular. Sin embargo, debido a la naturaleza hidrófoba de los lípidos que componen las membranas celulares, las moléculas polares (como el agua) y los iones no pueden hacerlo. En su lugar, se difunden a través de la membrana por medio de las proteínas de transporte. Una proteína de transporte se extiende por toda la membrana y permite que ciertas moléculas o iones se difundan a través de la membrana. Las proteínas de canal, las proteínas de canal con compuerta y las proteínas portadoras son tres tipos de proteínas de transporte que están involucradas en la difusión facilitada.

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Una proteína de canal, actúa como un poro en la membrana que permite que las moléculas de agua o pequeños iones pasen rápidamente a través de la membrana. Las proteínas de canal de agua (acuaporinas) permiten que el agua se difunda a través de la membrana a un ritmo muy rápido. Las proteínas de canal de iones permiten que los iones se difundan a través de la membrana. Una proteína de canal con compuerta es una proteína de transporte que abre una "puerta", permitiendo que una molécula pase a través de la membrana. Los canales con compuerta tienen un sitio de unión que es específico para ciertas moléculas o iones. Un estímulo provoca que la "puerta" se abra o se cierre. El estímulo puede ser señales químicas o eléctricas, la temperatura o de fuerza mecánica, dependiendo del tipo de canal. Por ejemplo, los canales de sodio de una célula nerviosa son estimulados por una señal química que hace que se abran y permiten que entren iones de sodio en la célula. Las moléculas de glucosa son demasiado grandes para difundirse a través de la membrana plasmática con facilidad, por lo que pasan por la membrana a través de canales con compuerta. De esta manera la glucosa se difunde rápidamente a través de una membrana celular, lo cual es importante porque muchas células dependen de la glucosa para obtener energía.

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Una proteína transportadora es una proteína de transporte que es específica para un ion, molécula o grupo de sustancias. Las proteínas transportadoras "llevan" el ion o molécula a través de la membrana cambiando su forma uego de la unión del ion o molécula. Las proteínas transportadoras están involucradas en el transporte pasivo y activo. Un modelo de una proteína de canal y de proteínas transportadoras se muestra en la Imagen siguiente .

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FIltracion

La filtración es el movimiento de agua y moléculas disueltas a través de la membrana debido a la presión hidrostática generada por el sistema cardiovascular. Dependiendo del tamaño de los poros de la membrana, sólo los solutos con un determinado tamaño pueden pasar a través de la membrana

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Osmosis

La ósmosis es un proceso biológico fundamental para el metabolismo celular de los seres vivos, ya que para la supervivencia de las células y su buen funcionamiento resulta necesario mantener el equilibrio osmótico. Las membranas de las células de los seres vivos son semipermeables por lo que la ósmosis es un fenómeno que sucede de forma natural. La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. Función La función de la osmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. Se relaciona con el movimiento browniano.

Osmosis

La ósmosis es un proceso biológico fundamental para el metabolismo celular de los seres vivos, ya que para la supervivencia de las células y su buen funcionamiento resulta necesario mantener el equilibrio osmótico. Las membranas de las células de los seres vivos son semipermeables por lo que la ósmosis es un fenómeno que sucede de forma natural. La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. Función La función de la osmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. Se relaciona con el movimiento browniano.

Transporte activo

Durante el transporte activo, las sustancias se mueven en contra del gradiente de concentración, de un área de baja concentración a un área de alta concentración. En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Este proceso es "activo" porque requiere el uso de energía (generalmente en forma de ATP). Es lo opuesto del transporte pasivo. El transporte activo requiere la ayuda de proteínas transportadoras, las cuales cambian de conformación cuando se hidroliza el ATP. Las proteínas transportadoras son proteínas transmembranas que actúan como bombas para permitir el paso de las moléculas. Estas proteínas son transmembrana porque abarcan todo el grosor de una bicapa de fosfolípido.

Transporte activo primario

El transporte activo primario utiliza energía química de ATP para impulsar bombas de proteínas que están incrustadas en la membrana celular. Con la energía de ATP, las bombas transportan iones contra sus gradientes electroquímicos, una dirección en la que normalmente no viajarían por difusión. La energía derivada del ATP directamente empuja a la sustancia para que cruce la membrana, modificando la forma de las proteínas de transporte (bomba) de la membrana plasmática. Una de las bombas más importantes en las células animales es la bomba sodio-potasio, que transporta Na hacia afuera de las células y K hacia adentro de ellas. Dado que el proceso de transporte utiliza ATP como fuente de energía, se considera un ejemplo de transporte activo primario.

ciclo de la Bomba de sodio-potasio

La bomba Na+ /K+ actúa bombeando Na+ hacia el medio extracelular y K+ hacia el intracelular.; por cada tres iones sodio transporta dos iones potasio. En las células nerviosas, la bomba Na+ /K+ mantiene una distribución diferencial de las cargas a ambos lados de la membrana, estado que se denomina potencial de reposo, en el cual las cargas positivas se ubican al exterior de la membrana y las cargas negativas, en el interior. mediado por vesículas donde se engloban los productos de ingestión o de desecho. Al igual que el transporte mediado por proteínas transportadoras, este mecanismo también requiere de un aporte energético. Dependiendo de la dirección en que se realice, el transporte puede ser de dos tipos:

proceso por el cual ingresan a la célula solutos, moléculas y particulas de distintos tipos. Este proceso constanta en la invaginación de la membrana plasmatica, formando vesiculas cuyo contenido es transportado del exterior al interior de la Procesos en los que tiene un papel fundamental _La respuesta inmune. _La comunicación intercelular _La transducción de senses. _Y la homeostasis (tanto celular _como del organismo completo) Es el proceso por el cual la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de una región de la membrana plasmática que posteriormente da lugar a una vesícula intracelular. La partícula es englobada en el interior de la vesícula. Existen dos modalidades de endocitosis en función del tamaño de las partículas incorporadas: ⚫Pinocitosis: Consiste en la incorporación de cantidades minúscula 9/13 ju extracelular y sustancias disueltas en forma de vesículas pequenias. La pinocitosis mediada por receptores especificos es el procedimiento por el que penetran en la célula determinadas hormonas, el colesterol e incluso virus. liquido ⚫Fagocitosis: vesicula pinocitica revestida Consiste en la incorporación de grandes particulas de materia por una célula, por ejemplo: bacterias, alguna otra célula o partículas de tejido que está en degeneración.

Endocitosis

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exotosis

La exocitosis es el proceso mediante el cual se secretan diferentes tipos de moléculas contenidas en una vesícula citoplasmática de una célula al espacio extracelular, expresándose en todas las células eucariotas. La exocitosis implica la fusión de la membrana vesicular a la membrana plasmática, de manera calcio dependiente. La exocitosis se ha especializado grandemente en células secretoras y neuronas, es altamente regulable y se denomina exocitosis regulada. Posterior a la exocitosis la vesícula es recuperada por el mecanismo de endocitosis que también se ha especializado y es regulable en cierto tipo de células. La gemación de vesículas nuevas de diferentes compartimentos de la célula como el aparato de Golgi y el retículo endoplasmático también es un proceso constitutivo expresado en todas las células. Hay que diferenciar la exocitosis regulada de la exocitosis constitutiva por la cual las células transportan elementos de membrana y proteínas contínuamente a la membrana plasmática. Sin embargo hay muchos pasos en los cuales estos dos mecanismos se asemejan. Origen de las vesículas constitutiva y reguladas. Ambos tipos de vesículas comparten los mismos pasos desde su formación a nivel del retículo endo- plasmático y diferentes compartimentos del aparato de Golgi a nivel del cuerpo celular. Posteriormente son transportadas a los terminales donde se fusionan con compartimentos específicos del retículo o a la membrana plasmática. Las vesículas reguladas se incorporaran a compartimentos específicos de zonas activas ( sinapsis en caso de la neurona) para ser liberadas por estímulos específicos. Las vesículas reguladas se pueden clasificar según su tamaño y contenido en vesículas sinápticas pequeñas (SSV) y vesículas grandes, densas (LDCV). Las vesículas SSV pueden ser recicladas en el endosoma temprano a nivel del terminal lo que hace mas rápida y prolongada la capacidad de formación y utilización de este tipo de vesículas.

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exotosis

Las vesículas LDCV no son acumuladas a nivel de las zonas activas y tienen un reciclaje más lento que se realiza a nivel del aparato de Golgi en el cuerpo celular. Las proteínas intravesiculares, también se sintetizan y almacenan en el aparato de Golgi y retículo endoplasmatico del cuerpo celular. Las vesículas claras o SSV y las vesículas densas o LDCV se pueden encontrar en diversas estructuras y frecuentemente coexisten estos dos tipos de vesículas. Así en a) se representa un terminal presináptico del tipo de las catecolaminas con vesículas SSV y LDCV. En b) se representa un terminal de la neurohipófisis en la cual sólo hay secreción de péptidos pero también allí se ven ambos tipos de vesículas . En c) se esquematiza una célula endocrina como las células cromafines, en las cuales también se ven ambas vesículas sin estar asociadas a especializaciones sinápticas. En estas células las vesículas no se denominas SSV sinapsis y tienen diferencias en la composición de sus proteínas . A nivel del terminal nervioso se pueden observar las vesículas claras SSV de aproximadamente 50 um, adyacentes y ancladas a las especializaciones de una sinapsis química y LDCV de 100 um. Estas especializaciones sinápticas están compuestas por diversas proteínas. Múltiples estudios han establecido la composición de estas dos vesículas SSV y LDCV, las cuales presentan una distribución diferencial. Así en la siguiente tabla se muestran algunas de estas diferencias en las vesículas noradrenérgicas.

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¿Necesitas mover algo realmente pesado?Si es así, se necesitaría una gran cantidad de energía. A veces, mover cosas dentro o fuera de la célula también necesita energía. ¿Cómo movería la célula algo en contra de un gradiente de concentración? Esto comienza mediante el uso de energía Los procesos de transporte activo ayudan a mantener la homeostasis. Por otro lado, el transporte activo secundario (cotransporte) utiliza un gradiente electroquímico, generado por el transporte activo, como fuente de energía para mover moléculas contra su gradiente y, por lo tanto, no necesita directamente una fuente de energía química, como el ATP.

transporte activo SECUNDARIO

Transporte acoplado o cotransporte, se utiliza energía para transportar moléculas a través de una membrana; sin embargo, a diferencia del transporte activo primario, no hay acoplamiento directo de ATP . En su lugar, se basa en la diferencia de potencial electroquímico creada por el bombeo de iones dentro y fuera de la celda La energía derivada del bombeo de protones a través de una membrana celular se utiliza con frecuencia como fuente de energía en el transporte activo secundario. Los cotransportadores se pueden clasificar como simportadores y antiportadores dependiendo de si las sustancias se mueven en la misma dirección o en direcciones opuestas..

Activos primarios activo primario almacenan energía, que puede liberarse a medida que los iones se mueven otra vez por sus gradientes. Activos secundarios activo secundario utiliza la energía almacenada en estos gradientes para mover otras sustancias contra sus propios gradientes. las dos moléculas transportadas pueden moverse en la misma dirección (es decir, hacia la célula) o en direcciones opuestas (es decir, una hacia adentro y otra hacia fuera de la célula). Cuando se mueven en la misma dirección, la proteína que las transporta se llama simportador; si se mueven en direcciones opuestas, se llama antiportador.

Fin