Dinámica de la membrana celular: mecanismos de transporte en la Universidad de la Rioja

Biología Celular y Molecular

Estructura Celular y Función Tisular

II. Biología celular y molecular: lo que necesitamos recordar para entender el funcionamiento del organismo Tema 2: Estructura celular Tema 3: Relación entre estructura y función en los tejidos

Dinámica de la Membrana

Tema 4: Dinámica de la membranaTema 4 Dinámica de la membrana Grado de Enfermería 2024-2025 Fisiología I (1º Curso) Facultad de ciencias de la Salud Universidad de La Rioja

Homeostasis y Compartimentos Líquidos Corporales

Homeostasis (a) Los líquidos corpora- les están en dos compartimentos: el líquido extracelular (LEC) y el líquido intracelular (LIC). El LEC y el LIC se encuentran en equilibrio osmótico pero tienen una composición química muy diferente. COMPARTIMENTOS DE LÍQUIDO CORPORAL Células (líquido intracelular, LIC) Líquido extracelular (LEC) El líquido intracelular es 2/3 del volumen del agua corporal total. El líquido extracelular es 1/3 del volumen del agua corporal total. EI LEC consta de: El líquido intersticial se ubica entre el sistema circulatorio y las células. El plasma sanguíneo es la matriz liquida de la sangre. El material que se mueve hacia y desde el LIC debe atravesar la membrana celular Las sustancias que se mueven entre el plasma y el líquido intersticial deben atravesar el epitelio de intercambio permeable de la pared capilar. @2019, 2016, 2013, 2012 Pearson Education, Inc. @2019 Editorial Médica Panamericana (d) Los compartimentos corporales están en un estado de desequilibrio químico. La membrana celular es una barrera de permeabilidad selectiva entre el LEC y el LIC.

Concentración de Iones

Concentración de iones (mmol/L) 160 140 CLAVE Na+ 120 K+ 100 CI- 80 HCO 3 60 Proteínas 40 20 Líquido intracelular Líquido intersticial Plasma

Estructura de la Membrana Celular o Plasmática

Bicapa lipídica, formada por fosfolípidos que rodea toda la célula de manera continua y entre la que están intercaladas moléculas proteicas Carbohidrato Glucoproteina Glucolipido Extremo -no polar Fosfolipido (fosfatidilcolina) Extremo polar Cabeza hidrofílica o extremo fosfato Fosfolipidos Cola hidrofóbica o extremo lipofilicc Proteinas Colesterol

Movimiento a Través de Membranas

Ósmosis y Equilibrio Osmótico

El agua se mueve libremente entre las células y el LEC y se distribuye hasta que las concentraciones son iguales en todo el cuerpo (EQUILIBRIO OSMÓTICO) ÓSMOSIS: El movimiento de agua a través de una membrana en respuesta a un gradiente de concentración de solutos water molecule differentially permeable membrane sucrose molecule ISOTÓNICA HIPOTÓNICA HIPERTÓNICA ....... ....... (a) Copyright 2001 Benjamin Cummings, an imprint of Addison Wesley Longman, Inc.

Permeabilidad Selectiva de la Membrana

La célula necesita obtener nutrientes y otras sustancias para realizar sus funciones vitales Permeabilidad selectiva de la membrana Oxígeno, bióxido de carbono, agua, moléculas no polares (liposolubles) y otras de pequeño tamaño pueden atravesar libremente la membrana Glucosa, moléculas grandes, moléculas polares o solubles en agua e iones como H+, Na+, K+, Ca++ y Cl-, no pueden atravesar la membrana libremente 1. Tamaño PERMEABLE IMPERMEABLE 2. Solubilidad en lípidos

Tipos de Movimiento a Través de Membranas

. Difusión: movimiento simple a traves de las membranas a favor de gradiente (poros, moléculas liposolubles o lipófilas a través de la membrana). Difusión simple . Transporte mediado por proteínas: Difusión facilitada y Transporte activo (ATP) transporte real de una sustancia a través de la membrana por una estructura proteica. . Transporte mediado por vesículas: para el transporte de moléculas grandes: Endocitosis: pinocitosis y mediada por receptor. Fagocitosis

Difusión

Proceso y Características de la Difusión

· Proceso pasivo: no energía externa ... cinetica de las moléculas · Desplazamiento a favor de gradiente: a mayor diferencia de concentración mayor velocidad . Movimiento neto hasta igualación de concentraciones: equilibrio dinámico · Rápida en distancias cortas pero mucho más lenta en grandes distancias (Einstein: T= D2) · Relacionada directamente con la temperatura: A > Tª, > vel (Tª cte) · Velocidad de difusión inversamente relacionada con el peso y tamaño de las moléculas

Reglas para la Difusión de Moléculas sin Carga

CUADRO 5.6 Reglas para la difusión de moléculas sin carga Propiedades generales de la difusión 1. La difusión utiliza la energía cinética del movimiento molecular y no requiere una fuente externa de energía 2. Las moléculas difunden desde un área de mayor concentración hacia un área de menor concentración 3. La difusión continúa hasta que las concentraciones llegan al equilibrio. Sin embargo, el movimiento molecular continúa después de alcanzado el equilibrio 4. La difusión es más rápida - con gradientes de concentración mayores - en distancias más cortas - con temperaturas más altas - para moléculas más pequeñas 5. La difusión puede tener lugar en un sistema abierto o a través de un tabique que separa dos sistemas Difusión simple a través de una membrana 6. La velocidad de difusión a través de una membrana es más rápida si - la superficie de la membrana es más grande - la membrana es más delgada - el gradiente de concentración es mayor - la membrana es más permeable a la molécula Ley de difusión de Fick 7. La permeabilidad de la membrana a una molécula depende de - la liposolubilidad de la molécula - el tamaño de la molécula - la composición de lípidos de la membrana Enfisema: tejido pulmonar se degrada y se destruye. El área para la difusión de oxígeno disminuye

Ley de Fick de la Difusión

La difusión de un soluto sin carga a través de la membrana es proporcional al gradiente de concentración del soluto, al área de superficie de la membrana y a la permeabilidad de la membrana al soluto Líquido extracelular Área de superficie de la membrana Tamaño molecular Liposolubilidad Concentración uera de la célula Composición de la capa de lípidos Gradiente de concentración Concentración dentro de la célula Líquido extracelular Ley de Fick de la difusión Permeabilidad de la membrana Velocidad de difusión o « área de superficie × gradiente de concentración × permeabilidad de la membrana Permeabilidad de la membrana OC Liposolubilidad Tamaño molecular El cambio en la composición de la capa de lípidos puede aumentar o disminuir la permeabilidad de la membrana. @2019, 2016, 2013, 2012 Pearson Education, Inc. @2019 Editorial Médica Panamericana

Factores que Afectan la Velocidad de Difusión

La difusión de un soluto sin carga a través de la membrana es proporcional al gradiente de concentración del soluto, al área de superficie de la membrana y a la permeabilidad de la membrana al soluto Líquido extracelular Área de superficie de la membrana Tamaño molecular Liposolubilidad Concentración fuera de la célula Composición de la capa de lípidos Gradiente de concentración Concentración dentro de la célula Líquido extracelular Factores que afectan la velocidad de difusión a través de la membrana celular: · Liposolubilidad · Tamaño molecular · Gradiente de concentración · Área de superficie de la membrana · Composición de la capa de lípidos Ley de Fick de la difusión Velocidad de difusión oc « área de superficie × gradiente de concentración × permeabilidad de la membrana Permeabilidad de la membrana Permeabilidad de la membrana OC Liposolubilidad Tamaño molecular El cambio en la composición de la capa de lípidos puede aumentar o disminuir la permeabilidad de la membrana. 2019, 2016, 2013, 2012 Pearson Education, Inc. @2019 Editorial Médica Panamericana

Relación entre Velocidad de Difusión y Tamaño Molecular

Velocidad de difusión inversamente relacionada con el peso y tamaño de las moléculas (a) Los huecos en una placa de gel de agar están llenos con dos colorantes de igual concentración: yoduro de potasio (KI, 166 daltons) y rojo Congo (697 daltons). (b) Noventa minutos más tarde, el KI más pequeño y más liviano ha difundido a través del gel para colorear un área más extensa. KI Rojo Congo Tiempo = 0 minutos Tiempo = 90 minutos @2019, 2016, 2013, 2012 Pearson Education, Inc. @2019 Editorial Médica Panamericana Proteinas más MPM M1 M2 M3 Bandas más gruesas equivalen a mayor cantidad de proteína grandes migran hacia el otro extremo - I - - - - - Las proteínas más pequeñas abajo quedan _ Bandas más finas equivalen a menor cantidad de proteína

Movimiento a Través de Membranas: Difusión y Transporte Mediado

. Difusión: movimiento simple a través de las membranas a favor de gradiente (poros, moléculas liposolubles o lipófilas a través de la membrana). Difusión simple Transporte mediado por proteínas: Difusión facilitada y Transporte activo (ATP) transporte real de una sustancia a través de la membrana por una estructura proteica.

Transporte Mediado por Proteínas

Difusión Facilitada

En el organismo, la difusión simple a través de las membranas está limitada a las moléculas lipofílicas. La mayoría de las moléculas del organismo son lipofóbicas o están cargadas, por lo que no pueden atravesar las membranas por difusión simple. Transporte mediado por proteínas · Pasivo · A favor de gradiente de concentración · Se interrumpe cuando se igualan las concentraciones DIFUSIÓN FACILITADA

Mecanismo de Difusión Facilitada

DIFUSIÓN FACILITADA (a) La difusión facilitada lleva la glucosa hacia el interior de la célula a favor de su gradiente de concentración utilizando un transportador GLUT. (b) La difusión alcanza el equilibrio cuando las concentraciones de glucosa en el interior y el exterior de la célula son iguales. Alta concentración de glucosa [Glucosa exterior= [Glucosa] GLUT interior Baja concentración de glucosa 2019, 2016, 2013, 2012 Pearson Education, Inc. @2019 Editorial Médica Panamericana 1. Proteínas estructurales 2. Enzimas de la membrana 3. Receptores de membrana

Transporte Activo

En el organismo, la difusión simple a través de las membranas está limitada a las moléculas lipofílicas. La mayoría de las moléculas del organismo son lipofóbicas o están cargadas, por lo que no pueden atravesar las membranas por difusión simple. Transporte mediado por proteínas · Pasivo · A favor de gradiente de concentración · Se interrumpe cuando se igualan las concentraciones · Requiere ATP · En contra de gradiente de concentración DIFUSIÓN FACILITADA TRANSPORTE ACTIVO

Transportadores y Canales Proteicos

TRANSPORTE MEDIADO POR PROTEINAS Transporte activo: transportadores contra gradiente. Canales: túneles rellenos de agua que unen directamente los compartimentos extracelular e intracelular. Transportadores: unión al sustrato que se transporta, sólo abiertos en un lado de la membrana.