Capitulo 4 Transporte a través de la membrana celular

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Capitulo 4 - Transporte a través de la membrana celular
MEMBRANA CELULAR 
O PLASMÁTICA
Estructura de la Membrana Celular
El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).
No es visible en el microscopio de luz.
La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y proteínas, adicionalmente presenta colesterol y azúcares.
Mitocondria
Membrana plasmática
Núcleo
Membrana plasmática
Los fosfolípidos son el principal componente estructural de todas las membranas celulares.
Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo)
Dos colas no polares: (dos ácidos grasos) que son hidrofóbicas o anfipáticas.
Lípidos de Membrana
Cabeza
Símbolo
Colas
Fosfolípidos
Cabezas
hidrofílicas
Colas 
hidrofóbicas
Líquido intersticial Exterior de la Célula
Citoplasma
Interior de la Célula
Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus colas hidrofóbicas se ubican hacia adentro de la célula.
En agua, los fospolípidos forman espontáneamente una bicapa o lámina doble muy estable 
Lípidos de Membrana
Esteroides como el Colesterol (célula animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal) cumplen un papel importante regulando la resistencia y la fluidez de las membranas.
Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:
Proteínas integrales o transmembrana: penetran completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones hidrofóbicas.
Proteínas periféricas: no atraviesan toda la bicapa fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas integrales y a lípidos.
Proteínas de Membrana
Proteínas de Membrana
Función de las Proteínas de Membrana
Transporte 
Permiten y regulan el paso de sustancias que por su tamaño o por su carga no atraviesan por difusión la membrana plasmática.
Transportadores pasivos: canales iónicos
Proteínas facilitadoras.
Función de las Proteínas de Membrana
Comunicación
Célula – medio extracelular: reciben estímulos eléctricos o químicos (ej. hormonas).
Célula – célula: reciben y envían estímulos químicos y eléctricos entre las células.
UNION Estrecha
Desmosomas
Membrana plasmática adyacente
Matriz 
extracelular
UNION
Comunicante
Función de las Proteínas de Membrana
Reconocimiento
Algunas Glucoproteínas (proteína + carbohidrato), hacen específicas las células para un tejido, órgano y hasta para un organismo.
Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando glucoproteínas o bien glucolípidos.
Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas.
Ayudan a mantener unidas las células vecinas.
 Carbohidratos de Membrana
Teoría del Mosaico Fluido
Movimiento de los fosfolípidos:
Flip - Flop: pueden saltar de una monocapa a la otra; se produce poco por que requiere gran gasto de energía.
Difusión lateral: cambian de lugar con fosfolípidos vecinos, dentro de la misma monocapa unas 107 veces por segundo. 
Rotación: giran sobre su eje longitudinal con rapidez.
Flexión: Separación y aproximación de los extremos de las colas, por flexión de las cadenas carbonadas de los ácidos grasos.
Funciones de la Membrana Plasmática
Protegen la célula o a la organelas del medio externo.
Mantienen una forma estable de la célula u organela.
Regulan el transporte de sustancias y energía hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo 
Permite la comunicación entre las células adyacentes.
Permiten el reconocimiento celular. 
Permiten la motilidad de algunas células u orgánulos 
Permeabilidad Selectiva
Capacidad de la membrana de incorporar las sustancias necesarias para la célula y descartar los desechos celulares.
Impide que algunas sustancias, como las proteínas y los lípidos, entren a la célula.
Permite el paso de azúcares simples, oxígeno, agua y bióxido de carbono.
La Permeabilidad a través de la membrana depende de factores:
Solubilidad en los lípidos: Sustancias liposolubles (ej. moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad la bicapa de fosfolípidos. Por otro lado el agua no pasa con facilidad.
Tamaño: Muchas moléculas de gran tamaño (glucosa, proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos) no pasan a través de la bicapa de fosfolípidos 
Carga: Moléculas cargadas y los iones (k+, Mg+2, Ca+3, Cl-) no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. 
Mecanismos de Transporte de Membrana
Transporte Pasivo
No requiere el consumo de energía (ATP).
El movimiento ocurre por diferencias en la concentración y en las cargas eléctricas de las sustancias en ambos lados de la membrana.
Tenemos los siguientes mecanismos:
Difusión simple
Ósmosis
Difusión facilitada
EQUILIBRIO
Moléculas 
de colorante
Membrana
EQUILIBRIO
Difusión Simples
Se puede producir difusión simple a través de la membrana celular por dos rutas: 
1) a través de los intersticios de la bicapa lipídica si la sustancia que difunde es liposoluble, y 
2) a través de canales acuosos que penetran en todo el grosor de la bicapa a través de las grandes proteínas transportadoras
Difusión Simples
Se puede producir difusión simple a través de la membrana cuando existe gradientes (diferencias) de:
Concentración
Presión
Carga
Difusión Simple
El movimiento de moléculas se da a través de la membrana de fosfolípidos, de un gradiente de alta concentración a baja concentración. 
Cuando mayor es el gradiente de concentración, más rápida es la velocidad de difusión. 
Si no intervienen otros procesos, la difusión continuará hasta eliminar el gradiente de concentración.
Moléculas solubles en lípidos como etanol, y moléculas pequeñas como H2O, CO2 y O2.
Citoplasma
Exterior de la Célula
O2
CO2
CO2
O2
O2
CO2
Mayor concentración
Mayor concentración
Menor concentración
Menor concentración
Factores que afectan a la tasa neta de difusión
Permeabilidad de la membrana:
1- espesor de la membrana
2- liposolubilidad
3- numero de canales de proteína
4- temperatura
5- peso molecular de la sustancia
Osmosis
En la osmosis, el agua viaja desde un área de baja concentración de soluto a un área de alta concentración del soluto 
Solución
hipotónica
Molécula de soluto
Solución hipotónica
Solución hipertónica
Membrana 
selectiva
permeable
Solución hipertónica
Membrana
selectiva
permeable
FLUJO DE AGUA
Moléc de soluto con moléculas de agua
Moléculas de agua
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Osmosis induce a las células a contraerse en soluciones hipertónicas e hincharse en soluciones hipotónicas
El control del balance de agua entre células y su entorno osmorregulación, es esencial para los organismos
SOLUCION
ISOTONICA
SOLUCION
HIPOTONICA
SOLUCION
HIPERTONICA
(1) Normal
(4) Flacida
(2) Lisada
(5) Turgente
(3) Plasmolizada
(6) Plasmolizada
CELULA
ANIMAL
CELULA
VEGETAL
Presión osmótica
Cantidad de presión necesaria para detener la osmosis
Presión osmótica
Importancia del numero de partículas osmóticas en la determinación de la presión osmótica
Osmolalidad: el Osmol. Dado que la cantidad de presión osmótica ejercida por un soluto es proporcional a la concentración de este en numero de moléculas o iones, la expresión de la concentración del soluto en términos de masa carece de valor para determinar la presión osmótica.
Un osmol es 1 gr. de peso molecular de soluto no disociado.
Algunas moléculas por su tamaño o carga no difunden libremente a través de la membrana.
Utilizan canales formados por proteínas de membrana (porinas) para moverse hacia adentro y afuera de la célula.
Estos canales son usados para la glucosa y para iones pequeños y con carga tales como K+, Na+, Cl-. 
Difusión Facilitada
Mecanismo de la difusión facilitada
¿Qué limita la velocidad y la calidad de la difusión facilitada?
Velocidad: Es debido al hecho de que la proteína necesita “abrir” y “cerrar” sus canales.
Calidad: tenemos un número limitado de Proteínas facilitadoras. Por lo tanto, si tenemos más substancia para transportar
que sustancias transportadoras, la calidad de transporte será menor.
Transporte activo
Ninguna cantidad neta de una sustancia puede difundirse contra un gradiente electroquímico.
Cuando una membrana celular mueve moléculas o iones contra un gradiente electroquímico.
1. transporte activo primario: energía deriva directamente de la ruptura del ATP.
2- transporte activo secundario: la energía deriva secundariamente de la almacenada en forma de diferencias de concentración iónica entre los lados de una membrana. 
Las células utilizan energía (ATP) durante el transporte. 
La proteína transportadora bombea activamente un soluto determinado a través de una membrana en contra del gradiente de concentración del soluto. 
Transporte Activo
Transporte activo secundario
Cotransporte: cuando los iones de sodio son transportados fuera de las células mediante transporte activo primario, se suele desarrollar un gran gradiente de concentración de sodio. Este gradiente representa un deposito de energía, esta energía de difusión de sodio puede arrastrar a otras sustancias junto con el a través de la membrana celular.
Bomba de Sodio (Na) y Potasio (K)
Es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las células animales, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma. 
Funciones de la Bomba 
de Sodio (Na) y Potasio (K)
Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celular
Mantiene un potencial eléctrico de membrana
Favorece la trasmisión de impulsos nerviosos
Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasio
Transporte activo secundario
Cotransporte: cuando los iones de sodio son transportados fuera de las células mediante transporte activo primario, se suele desarrollar un gran gradiente de concentración de sodio. Este gradiente representa un deposito de energía, esta energía de difusión de sodio puede arrastrar a otras sustancias junto con el a través de la membrana celular.
Repaso
Fin..
Gracias por su atención!!