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25/06/2015
Mecanismos de transporte a través de las
membranas celulares.
Si requieren o no energía
Difusión simple.
Transporte pasivo
Difusión facilitada.
Primario
Transporte activo
Secundario
Mecanismos de transporte a través de las
membranas celulares.
Si participan o no proteínas carriers
Transporte activo.
Transporte mediado
Difusión facilitada.
Difusión simple.
Transporte no mediado
Ósmosis
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experimentan cambios conformacionales con el objeto
de transferir solutos a través de la membrana.
forman poros acuosos que se extienden a través de la bicapa
lipídica, cuando estos poros se abren, solutos específicos (de tamaño
y carga apropiada) pueden pasar a través de ellos.
Recordamos
Los fluídos intra y extracelulares de los organismos vivos
contienen cantidades significativas de electrolitos disueltos.
Existe un potencial de membrana.
µ∼ iα = µiα + zi F φα
C
∼
∼
β - µ α ) dn β ≤ 0
Σ
(µ
i
i
i
i=1
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¿Cuándo el transporte de un soluto a través de una
membrana biológica es pasivo?
El transporte es pasivo si no requiere energía. El transporte ocurre
como consecuencia de un gradiente de potencial electroquímico.
Difusión simple
Difusión facilitada
La existencia de transferencia neta de soluto de “α” a “β” si µiα > µiβ.
µ∼iα = µi° + RT ln ai+ zi F φα
α
β
µi° + RT ln aiα+ zi F φα> µi° + RT ln aiβ+ zi F φβ
RT cαi
β
α
ln β > φ − φ
z i F ci
Difusión Simple ( Transporte no mediado)
A
B
Las soluciones están separadas por una membrana que es permeable
al soluto. Inicialmente la solución A contiene una concentración más
alta del soluto que la solución B
La difusión simple es el paso de sustancia de un compartimiento a otro
a favor de un gradiente de concentración.
La difusión neta del soluto (flujo, J), depende de la magnitud del
gradiente de concentración, coeficiente de partición, coeficiente de
difusión, espesor de la membrana y Área de la superficie disponible
para la difusión.
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Cinética del transporte por difusión simple
F friccional = F impulsora
v=
fv = F impulsora
J = F impulsora Uc
F impulsora
f
vc
∼
µ
= µ° + RT ln c + z F φ
∼
dµ∼
d ln c
dφ
= RT
+ zF
dx
dx
dx
− dµ
dx
Uβ zFV  [ce] − [ci ]e− zFV
J=
a  1 − e− zFV RT
dc
dφ
J = −URT − zFUc
dx
dx
RT




El transporte de iones está determinado, en general, por dos
factores:
1. El gradiente de concentración.
2. El campo eléctrico
Coeficiente de permeabilidad
Si V=0 ó z=0
J=
J = −URT
RTUβ
([ce] − [ci ])
a
dc
RT dc
=−
dx
f dx
“Es el flujo cuando V=0 y ([ce]-[ci])=1”
P=
RTUβ
a
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La relación existente entre los factores que intervienen en un proceso
de difusión simple, se expresan a través de la primera ley de Fick
D = coeficiente de difusión
dc
J = − DA
dx
C
Depende de radio de la molécula
(r) y la viscosidad del medio (η).
interior
exterior
membrana
Según Stokes-Einstein
Ci
Cmi
D=
Ce
Cmo
kT
6πrη
6πr η = f (coeficiente friccional)
x
dc Ce − Ci
=
dx
a
Flujo de agua
J = F impulsora U cw = −U cw
µ = µi + V P
dµ
dx
dµ dµ i
dP
=
+V
dx
dx
dx
A la presión atmosférica
 dµ i
dP 

J = −U cw 
+V

dx
dx


 µ − µ i ,e 

 + V ( P i − P e )
J = −U cw  i ,i

a
a



Si
µi = µi + V π
o
En soluciones diluídas
∆µ i
a
=−
V ∆π
a
β = c wV
Con membranas permeables a solutos
que generan presión osmótica
 ∆µ i 
∆P 
 +V
J = −U c w 


a 
 a 
J=
− U c wV
(∆P − ∆π )
a
J=
− Uβ
(∆P − ∆π )
a
J=
− Uβ
(∆P − σ∆π )
a
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Transporte Mediado
requerimiento de la interacción específica del soluto transportado con
un componente especializado de la membrana celular.
presentan propiedades cinéticas comunes
a) Cinética de saturación.
b) Especificidad.
c) Competencia.
d) Alto coeficiente térmico. (Q10)
Cinética de saturación
Como las proteínas transportadoras tienen un número limitado de sitios de
unión para el soluto, se alcanza a una determinada concentración, el flujo
máximo.
S + X ↔ SX
J = k 2 [SX ]
[ X ] + [SX ] = [X ]total
[X ]total
[SX ] =
1+
J=
1  k −1 + k 2 


k1 
[S ]
k 2[X ]total
+ 
1 
1 +  k −1 k 2 
[S ] k1 
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Especificidad
Tiene una selectividad elevada. Los sitios de unión de las proteínas carrier
son estereoespecíficos (ej: el transportador de glucosa de los eritrocitos
transporta más eficientemente los isómeros de D-glucosa que los L-glucosa.
Competencia
Los sitios de unión para los solutos transportados, pueden reconocer,
unirse e incluso transportar solutos químicamente relacionados
produciendo inhibición del flujo del soluto específico (ej: el transportador
de la glucosa es específico para la D-glucosa, pero también reconoce y
transporta la D-galactosa, así la presencia de ésta última inhibe el
transporte de D-glucosa.
La inhibición puede ser competitiva (se compite por el mismo sitio de
unión) o puede ser no-competitiva (el soluto se une en un sitio diferente
alterando la estructura del carrier).
Coeficiente Térmico (Q10)
Tienen un Q10 de 2 – 3 (el flujo de soluto aumenta 2 a 3 veces por cada
10o que aumente la temperatura).
Difusión Facilitada
Es transporte pasivo mediado por carriers. La fuerza impulsora es el gradiente
de potencial electroquímico del soluto. El carrier actúa acelerando la
transferencia del soluto. (Ej. Transporte de D-glucosa hacia la célula muscular
esquelética).
Modelo hipotético que muestra como los cambios conformacionales del carrier
median la difusión facilitada del soluto A.
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Transportes pasivos a través de la membrana plasmática cuya fuerza
impulsora es el gradiente de potencial electroquímico.
¿Cuándo el transporte de un soluto a través de
una membrana biológica es activo?
La existencia de transferencia neta de soluto de “α” a “β” si µiα < µiβ.
µ∼iα = µi° + RT ln ai+ zi F φα
α
β
µi° + RT ln aiα+ zi F φα < µi° + RT ln aiβ+ zi F φβ
RT cαi
β
α
ln β < φ − φ
z i F ci
∆GT
β
(
β
α
= RT ln cαi + zi F φ i − φ i
ci
)
Requiere suministro contínuo de sustrato a la fuente de energía
Metabolismo celular
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Transporte activo
Transporte activo
La existencia de transferencia neta de soluto de “α” a “β” si
µ
˜iα < ˜µiβ.
El proceso produce diferencias de potencial electroquímico.
Depende del metabolismo celular.
Es mediado por transportadores proteínicos.
Ej., de transporte activo primario: la bomba de Na+-K+
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Sistema primario de transporte activo
La fuente de energía es una reacción de degradación de una sustancia
Transporte activo de sodio y potasio
•Cinética de saturación.
•Proceso mediado.
•La fuente de energía es la hidrólisis de ATP.
•Transporta Na+ solo si se dispone de K+ para ser
bombeado al interior.
•Existe un estricto acoplamiento del flujo de salida de Na+
y entrada de K+ e hidrólisis de ATP.
•Inhibición por glicósidos cardiotónicos.
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3Na+(i) + 2K+(e) + ATP +H2O
3Na+(e) + 2K+(i) + ADP +Pi
Transporte activo secundario
La fuente de energía es la
diferencia
de
potencial
electroquímico generado por
un sistema primario de
transporte activo.
B) Cotransporte (el
transporte ocurre en el mismo
sentido)
C) Contratransporte (el
transporte ocurre en sentido
contrario)
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BIBLIOGRAFÍA
-TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR. P. J.
Garrahan y A. F. Rega. Monografía N° 18 de la serie de
Biología del Programa Regional de Desarrollo Científico y
Tecnológico. Departamento de Asuntos Científicos. Secretaría
General de la O.E.A. (1.977)
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