Teoricos 2008 - Membrana 1 · Transporte de iones y moléculas ... Modelo de Mosaico Fluido (Singer...

Membrana CelularTeórico 1

Dra. María Laura FischmanFísica Biológica

2008fischman@fvet.uba.ar

Citoesqueleto(94.000 m2)

Membrana plasmática(700 m2)

Membranasinternas

(7000 m2)

Funciones de las membranas celulares

Barreras físicas

Transporte de iones y moléculas

Receptoras y transductoras de señales

Productoras y transductoras de energía

Medio ambientede máxima eficiencia

Concentración típica de ionesen el medio intra y extracelular

Iones Célula Sangre(mM) (mM)

Célula de mamífero(Vertebrado)

Características

Dinámica

Semipermeable

Selectiva

Estructura

Estructura de la membrana celular

Lípidos

Proteínas

Hidratos de carbono

Modelo de Mosaico Fluido(Singer y Nicholson, 1972)

Lípidos presentes en las membranas celulares de los mamíferos

5%-15%5%-10%70%-95%Organelas

15%-22%5%-17%50%-60%Plasmática

EsterolesGlicolípidosFosfolípidosMembrana

Bicapa lipídica

Cabezaspolares

Cabezaspolares

Colashidrofóbicas

Calor

Consistencia GEL Consistencia FLUIDA

FC: Fosfatidilcolina EM: Esfingomielina

FC FC ycolesterol EM EM y

colesterol

Citosol

Matriz extracelular

Citoesqueleto

Proteínas de membrana

Funciones de las proteínas de membrana

Adhesión celular

Canales proteicos entre dos células

Transporte selectivo de moléculas

Transducción de señales

Bombas dependientes de ATP

Enzimas

Proteínas de adhesión celular

Transportadores(102-104 moléculas/s)

Proteínas transportadoras

Proteínas bomba – Proteínas enzimas

Bomba ATP-dependiente(100-103 iones/s)

Citosol

Exterior

Hidratos de carbono

Glicoproteínas Glicolípidos

Permeabilidad relativa de diferentes moléculas frente a una bicapa lipídica pura

Transporte pasivo:

A favor de∆ concentraciones

Sin gasto de energía

Transporte activo:

En contra de∆ concentraciones

Con gasto de energía

Tipos de Transporte

Transporte pasivo:

Difusión simple: partículas no cargadas

Difusión facilitada:moléculas y/o iones

Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos

Transporte activo:

Transporte primario: Bombas dependientesde ATP

Transporte secundario:CotransporteNa+-glucosa

Difusión: tendencia de toda sustancia a esparcirse uniformemente a través del espacio que se encuentra a su disposición.

La distribución espacial de moléculas debe ser heterogénea, debe existir una diferencia de concentración entre dos puntos del medio.

Las moléculas se moverán desde donde están en mayor concentración hacia donde se encuentran en menor concentración.

Difusión de moléculas

Tinta

Tiempo

Difusión simple de partículas NO cargadas

Se rige por la ley de FICKEl flujo neto de moléculas por unidad de área,

en la unidad de tiempo,es proporcional al gradiente de concentración

J = - D . ∆C i∆x

↺

Flujomol

cm2.s

Coeficiente de difusión

scm2

molcm4Gradiente de

concentración

TemperaturaTamaño del solutoMedio de difusión

Ley de Fick aplicada a lamembrana celular

J = D . (Ce – Ci)e

J = D . (Ce – Ci)e

Ce > Ci: + Influjo

Ce < Ci: - EflujoJ = P . (Ce – Ci)

P = D e

Permeabilidadcms

Ley de Fick aplicada a lamembrana celular

J(mol/cm2.s)

Ce-Ci(mol/cm3)

C2

J1

C1

J2

P = J2 - J1C2 - C1

Coeficiente de partición (K)

Liposolubilidad

K = Solubilidad en fase orgánicaSolubilidad en fase acuosa

K > 1 Sustancia liposoluble

Efecto del tamaño molecular en ladifusión simple

Permeabilidad

Tamaño molecular

Difusión facilitada

Mediada por proteínas transportadoras

Altamente específica

Más rápida

Presenta cinética de saturación

J(mol/cm2.s)

Ce-Ci(mol/cm3)

Difusión simple

Jmáx

Difusiónfacilitada

Comparación entre difusión simple y facilitada

Movimiento de partículas cargadas

Existencia de potencial de membranaCondensador Plano concentración + potencial

HCO3-HPO4-

Cl-A- no difusiblesCa++Mg++

Na+K+

Ionesextracelulares

Ionesintracelulares

Canales iónicos(107-108 iones/s)

Cerrado

Abierto

Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos

(Transporte pasivo)

Para el K+:

++++++++

--------

I EK+K+

Jneto: EFLUJO

J (v) (Flujo debido a v)

J (c) (Flujo debido a c)

[K+]e < [K+]i

++++++++

--------

I ENa+ Na+

Jneto = J(c) + J(v)

J (v) (Flujo debido a v)

J (c) (Flujo debido a c)

[Na+]e > [Na+]i

Para el Na+:

++++++++

--------

I ECl-Cl-

Jneto = 0

J (v) (Flujo debido a v)

J (c) (Flujo debido a c)

[Cl-]i < [Cl-] e

Para el Cl-

Tipos de flujo iónico:•influjo (hacia el interior)•eflujo (hacia el exterior)•flujo neto (suma algebraica = equilibrio pasivo)

Ion de Potencial de Concentración Flujo NetoNa+ Influjo Influjo InflujoK+ Influjo Eflujo EflujoCl- Eflujo Influjo 0

Difusión de partículas cargadas a través de canales proteicos

Transporte activo: En contra de ∆ concentracionesCon gasto de energía

Bomba ATP-dependiente(100-103 iones/s)

Citosol

Exterior

Unión deNa+ y ATP

Fosforilaciónde la proteína

Cambioconformacional

Liberación de Na+ y unión de K+

De fosforilación y cambio

conformacionalLiberación K+

CitosolK+

ExteriorNa+

Transporte activo: Bomba de sodio/potasio

SangreK+/ Na+

Citoplasma célula intestinalK+/ Na+

Luz intestinalNa+Cl- dietario

ALTA GLUCOSA BAJABAJA

Transporte activo secundario de glucosa