MEMBRANAS

TRANSPORTADORES, CANALES Y BOMBAS

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Dover_AST_2001073_lrg.jpg

LÍPIDOS EN SEÑALIZACIÓN TRASPORTADORES, CANALES Y BOMBAS

PARA CLASE DE: LUNES, 6 DE OCTUBRE

1.  TRANSPORTE PASIVO DE GLUCOSA INCLUYENDO BOX 11-1

2.  INTERCAMBIADOR CLORURO-BICARBONATO, CLASES DE SISTEMAS DE TRANSPORTE, TIPOS DE TRANSPORTE ACTIVO Y CINÉTICA

3.  BOMBAS CERCA PARA EL TRANSPORTE DE CA2+

4.  CO-TRANSPORTADOR DE Na+ Y K+ + ATPASAS TIPO V Y TIPO F

5.  TRANSPORTADORES ABC INCLUYENDO BOX 11-2

6.  TRANSPORTE ACTIVO SECUNDADARIO TRANSPORTADOR DE LACTOSA SIMPORTADOR NA+ GLUCOSA

7.  ACUAPORINAS 8.  “VOLTAGE-GATED ION CHANNELS”

CANALES DE K+

LÍPIDOS EN SEÑALIZACIÓN TRASPORTADORES, CANALES Y BOMBAS

PARA CLASE DE: LUNES, 6 DE OCTUBRE

INFORMACIÓN GUÍA PARA PRESENTACIONES: LOS TEMAS NO APLICAN A TODOS LOS CASOS Y NO SE LIMITEN SOLO A ESTOS TEMAS

1.  TIPO DE TRANSPORTE: A.  PASIVO

i.  COTRANSPORTE B.  ACTIVO

I.  PRIMARIO II.  SECUNDARIO

2.  ESTRUCTURAS PRIMARIAS, SECUNDARIAS Y TERCIARIAS IMPORTANTES EN EL PROCESO DE TRANSPORTE.

3.  MECANISMOS DE CATÁLISIS IMPORTANTES EN EL PROCESO DE TRANSPORTE Y LAS CARACTERÍSTICAS CINÉTICAS DEL MISMO

4.  FUNCIONES FISIOLÓGICA DE ESTE TIPO DE MECANISMO Y SU INTEGRACIÓN A OTROS PROCESOS CELULARES. EN QUE TEJIDO/ÓRGANOS SE ENCUENTRAN.

5.  IMPLICACIONES FISIOLÓGICAS DE DEFICIENCIAS O MUTANTES DE MECANISMOS DE TRANSPORTE, INCLUYENDO ENFERMEDADES Y CONDICIONES RELACIONADAS A DEFICIENCIAS EN TRANSPORTADORES, CANALES Y BOMBAS.

MECANISMOS PASIVOS Y ACTIVOS DE TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVÉS DE MEMBRANAS

DIFUSIÓN SIMPLE [S] [S]

DIFUSIÓN FACILITADA POTENCIAL DE MEMBRANA Vm

Gradiente o Potencial Electroquímico: Direccionalidad de movimiento depende de (1) el gradiente químico (diferencia en [S]) (2) gradiente eléctrico de la membrana Vm.

EN ACUERDO CON LA SEGUNDA LEY DE TERMODINÁMICA: LAS MOLÉCULAS ESPONTÁNEAMENTE ASUMEN LA DISTRIBUCIÓN MAS AL AZAR Y DE MENOR ENERGÍA.

DIFUSIÓN FACILITADA O TRANSPORTE PASÍVO Cambio negativo de energía asociado al enlace entre soluto y proteína de transporte, ΔGbinding ,

contrarresta el cambio positivo de energía libre asociado a la deshidratación del soluto ΔGdehydration

CANALES FACILITAN EL MOVIMIENTO TRANSMEMBRANAL DE IONES A TASAS QUE SE ACERCAN A LOS LIMITES DE LA

DIFUSIÓN LIBRE (1 X 106 IONES/SEGUNDO) DEMUESTRAN ALGUNA ESPECIFICIDAD PERO NO SON SATURABLES

MUEVEN SOLUTOS A FAVOR DEL GRADIENTE

TRANSPORTADORES O BOMBAS SE ENLAZAN A SU SUSTRATO CON ALTA ESPECIFICIDAD, CATALIZAN A TASAS POR DEBAJO DE LOS LIMITES DE DIFUSIÓN LIBRE Y COMO LAS ENZIMAS, SE SATURAN (MOVIMIENTO LIMITADO POR EL TIEMPO QUE SE

TARDA EN ABRIR Y CERRAR LA BOMBA) PUEDEN SER ACTIVOS Y PASIVOS

TRANSPORTE PASIVO DE GLUCOSA EN ERITROCITOS GLUT1 TRANSPORTADOR DE GLUCOSA

PROTEÍNA INTEGRAL TIPO III (45 Kda) CON 12 SEGMENTOS HIDRÓFOBOS

MODELO DE TRANSPORTE PASIVO DE GLUCOSA POR GLUT1 ENSAMBLAJE DE VARIAS HÉLICES FORMAN CANAL FORRADO DE RESIDUOS HIDRÓFILOS

CINÉTICA DEL TRANSPORTE DE GLUCOSA EN ERITROCITOS VELOCIDAD INICIAL, V0, DETERMINADA POR [GLUCOSA] (“[S]”) FUERA DE LA CÉLULA COMPORTAMIENTO HIPERBÓLICO DE SATURACIÓN ANÁLOGO A REACCIONES ENZIMÁTICAS

MODELO DE TRANSPORTE PASIVO DE GLUCOSA POR GLUT1 [GLUCOSA INTRACELULAR] ES MENOR RELATIVO [GLUCOSA EN LA SANGRE]

Ktransport: Análogo a Km, combinación de tasas de constante características de cada sistema de transporte Cuando [S]out = Kt , V0 =1/2 Vmax

Como no hay catálisis (conversión de sustrato a producto) el proceso es completamente reversible y tiende al equilibrio

TRANSPORTADORES DE GLUCOSA EN HUMANOS CON DIFERENTES AFINIDADES POR GLUCOSA

REGULACIÓN DEL TRANSPORTE DE GLUCOSA POR INSULINA

INTERCAMBIADOR CLORURO-BICARBONATO CATALIZA EL CO-TRANSPORTE DE HCO3

Y CO2 EN LA MEMBRANA DE LOS ERITROCITOS AUMENTO DE 106 EN EL TRANSPORTE DE HCO3

ELECTRONEUTRAL: NO HAY CAMBIO DE CARGA, POR CADA HCO3- QUE ENTRA SALE UN Cl-

TRES CLASES GENERALES DE SISTEMAS DE TRANSPORTE

TRANSPORTE ACTIVO: MOVIMIENTO DE SOLUTOS EN CONTRA DEL GRADIENTE ELECTROQUÍMICO PROCESO ENDERGÓNICO QUE SE COMBINA CON PROCESO EXERGÓNICO

TRANSPORTE ACTIVO: MOVIMIENTO DE SOLUTOS EN CONTRA DEL GRADIENTE ELECTROQUÍMICO PROCESO ENDERGÓNICO QUE SE COMBINA CON PROCESO EXERGÓNICO

Cambio de energía para transporte de solutos sin carga

Cambio de energía para transporte electrogénico (iones con carga)

CONSTANTE DE GASES IDEALES

TEMPERATURA ABSOLUTA

CARGA DEL ION

CONSTANTE DE FARADAY

POTENCIAL TRANSMEMBRANAL

ATPASAS TIPO-P: TRANSPORTADORAS DE IONES QUE SON FOSFORILADAS REVERSIBLEMENTE FOSFORILACIÓN PROVOCA CAMBIO EN CONFORMACIÓN QUE FACILITA EL TRANSPORTE

EN HUMANOS: 70 ATPASAS TIPO-P QUE COMPARTEN SIMILITUDES EN SECUENCIA Y TOPOLOGÍA ALTA CONSERVACIÓN DE ASP COMO SITIO DE FOSFORILACIÓN

ACTIVADOR INHIBIDOR

CÉLULAS ANIMALES ANTIPORT

PLANTAS Y HONGOS ESTABLECE GRADIENTE DE

IONES

UNIPORT DE IONES DE Ca2+

Mantienen [Ca2+]cytosol = 1µM ACIDIFICACIÓN DEL

ESTOMAGO

SIMILITUD ESTRUCTURAL DE ATPASA TIPO-P EN HUMANOS: 70 ATPASAS TIPO-P QUE COMPARTEN SIMILITUDES EN SECUENCIA Y TOPOLOGÍA

ALTA CONSERVACIÓN DE ASP COMO SITIO DE FOSFORILACIÓN

CICLO DE ACTIVACIÓN POR FOSFORILACIÓN DE BOMBAS CERCA PARA EL TRANSPORTE DE Ca2+

FOSFORILACIÓN PROVOCA CAMBIO EN CONFORMACIÓN QUE FACILITA EL TRANSPORTE

CO-TRANSPORTADOR DE Na+ Y K+ CICLOS DE FOSFORILACIÓN – DE-FOSFORILACIÓN EN UN ASP CRÍTICO PARA EL MOVIMIENTO DE

Na+ Y K+ EN CONTRA DE GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS

PRODUCE EL POTENCIAL DE LA MEMBRANA (-50 A -70 mV) ESENCIAL PARA TRADUCCIÓN DE SEÑALES EN NEURONAS

25% DEL CONSUMO ENERGÉTICO TOTAL DE UN HUMANO EN DESCANSO !!!

ATPASAS TIPO-P: TRANSPORTADORAS DE IONES QUE SON FOSFORILADAS REVERSIBLEMENTE FOSFORILACIÓN PROVOCA CAMBIO EN CONFORMACIÓN QUE FACILITA EL TRANSPORTE

EN HUMANOS: 70 ATPASAS TIPO-P QUE COMPARTEN SIMILITUDES EN SECUENCIA Y TOPOLOGÍA ALTA CONSERVACIÓN DE ASP COMO SITIO DE FOSFORILACIÓN

ACTIVADOR INHIBIDOR

CÉLULAS ANIMALES ANTIPORT

PLANTAS Y HONGOS ESTABLECE GRADIENTE DE

IONES

UNIPORT DE IONES DE Ca2+

Mantienen [Ca2+]cytosol = 1µM ACIDIFICACIÓN DEL

ESTOMAGO

CO-TRANSPORTADOR DE Na+ Y K+ CICLOS DE FOSFORILACIÓN – DE-FOSFORILACIÓN EN UN ASP CRÍTICO PARA EL MOVIMIENTO DE

Na+ Y K+ EN CONTRA DE GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS

PRODUCE EL POTENCIAL DE LA MEMBRANA (-50 A -70 mV) ESENCIAL PARA TRADUCCIÓN DE SEÑALES EN NEURONAS

25% DEL CONSUMO ENERGÉTICO TOTAL DE UN HUMANO EN DESCANSO !!!

ATPASAS TIPO-V TRANSPORTADORAS DE PROTONES RESPONSABLES POR ACIDIFICAR COMPARTIMIENTOS INTRACELULARES

MANTIENEN VACUOLAS DE PLANTAS Y HONGOS A UN pH ENTRE 3–6 EN CÉLULAS ANIMALES: LISOSOMAS, ENDOSOMAS, COMPLEJO DE GOLGI, VESÍCULAS DE SECRECIÓN

DOMINIO INTEGRAL QUE SIRVE COMO CANAL DE PROTONES

SITIO DE HIDRÓLISIS DE ATP

ATPASAS TIPO-F TRANSPORTADORAS ACTIVAS DE PROTONES EN CONTRA DEL GRADIENTE GUIADAS POR HIDRÓLISIS DE ATP

GRADIENTE ALTO DE PROTONES GUÍA LA REACCIÓN INVERSA= SÍNTESIS DE ATP (ATP SINTETASA) CENTRALES EN LA PRODUCCIÓN DE ATP EN MITOCONDRIA DURANTE FOSFORILACIÓN OXIDATIVA Y EN

CLOROPLASTOS DURANTE FOTOFOSFORILACIÓN

SITIO DE HIDRÓLISIS DE ATP

DOMINIO INTEGRAL QUE SIRVE COMO CANAL DE PROTONES

TRANSPORTADORES ABC TRANSPORTADORES DEPENDIENTES DE ATP QUE BOMBEAN AMINO ÁCIDOS, PÉPTIDOS, PROTEÍNAS, IONES METÁLICOS, LÍPIDOS, SALES BILIARES Y OTROS COMPUESTOS HIDRÓFOBOS EN CONTRA DEL GRADIENTE

TRANSPORTADORES ABC MDR1 (MULTIDRUG TRANSPORTER): BOMBEA SUSTANCIAS TÓXICAS FUERA DE LA CÉLULA

PREVIENE ACUMULACIÓN DE AGENTES QUIMOTERAPEUTICOS EN ALGUNOS TUMORES

TRANSPORTADORES ABC Levaduras=31 GENES, Drosophila= 56, E. coli= 85 (2% GENOMA)

BTUCD: IMPORTADOR DE VITAMINA B12 EN E. coli FOSFORILACIÓN PROVOCA CAMBIO EN CONFORMACIÓN QUE FACILITA EL TRANSPORTE

CANAL DE IONES DEFECTIVO EN FIBROSIS QUÍSTICA (CF) Acumulación de mucosa en tracto respiratorio obstaculiza paso de aire y crea condiciones que atraen

bacterias patogénica (Staphylococcus aureus y Pseudomonas aeruginosa) CTFR: Similar a Transportadores ABC, pero es un canal de iones de Cl-

Proteínas deficientes en Phe508 se doblan incorrectamente y ocasionan el 70% de los casos de CF

GRADIENTES DE IONES CREADOS POR TRANSPORTE PRIMARIO PROVEEN ENERGÍA PARA EL TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

TRANSPORTADOR DE LACTOSA Acumulación endergonica de lactosa acoplada al flujo exergonico de protones hacia el interior de la célula

resultando en un cambio negativo en energía libre

SYMPORT

TRANSPORTADOR DE LACTOSA APAREAMIENTO DE RESIDUOS CON CADENAS LATERALES PROTONABLES (Glu325 Y Arg302) FACILITA EL

TRANSPORTE DE PROTONES ROCKING BANANA MODEL!!!

VALINOMICINA: PÉPTIDO IONOFORO QUE SE ENLAZA K+ MUEVE K+ EN CONTRA DEL GRADIENTE Y “DESINFLA” EL GRADIENTE

USADO COMO ANTIBIÓTICO PARA INTERRUMPIR MECANISMOS DE TRANSPORTE Y ASÍ MATAR CÉLULAS MICROBIANAS

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/f3/Valinomycin.svg/420px-Valinomycin.svg.png

ACUAPORINAS : CANALES TRANSMEMBRANALES HIDRÓFILOS QUE FACILITAN EL PASO DEL AGUA SE HAN ENCONTRADO EN TODOS LOS ORGANISMOS

MÚLTIPLES GENES POR ORGANISMO QUE CODIFICAN PROTEÍNAS SIMILARES PERO NO IDÉNTICAS

ACUAPORINAS : CANALES TRANSMEMBRANALES HIDRÓFILOS QUE FACILITAN EL PASO DEL AGUA 4 MONÓMEROS IDÉNTICOS: 6 HÉLICES TRANSMEMBRANALES Y 2 HÉLICES CORTAS CON SECUENCIA ASN-PRO-ALA (NPA)

“FILTRO DE ESPECIFICIDAD”=RESIDUO DE ARG CARGADO (ALTAMENTE CONSERVADO) EVITA PASO DE CATIONES COMO H3O+

CANALES DE IONES TASA DE FLUJO ES ORDENES DE MAGNITUD MAS ALTA QUE TRANSPORTADORES-SE ACERCA A LÍMITES DE DIFUSIÓN

NO SON SATURABLES ESTÁN “GATED” O ACTIVADOS EN RESPUESTA A EVENTOS CELULARES

http://apbrwww5.apsu.edu/thompsonj/Anatomy%20&%20Physiology/2010/2010%20Exam%20Reviews/Exam%203%20Review/channels.jpg

CANALES DE IONES TASA DE FLUJO ES ORDENES DE MAGNITUD MAS ALTA QUE TRANSPORTADORES-SE ACERCA A LÍMITES DE DIFUSIÓN

NO SON SATURABLES ESTÁN “GATED” O ACTIVADOS EN RESPUESTA A EVENTOS CELULARES

MEDIDA ELÉCTRICA DEL FLUJO DE IONES POR UN CANAL IÓNICO “PATCH CLAMP”

CANAL DE K+ DE Streptomyces lividans REGIÓN DEL PORO (ALTAMENTE CONSERVADA) CONTIENE FILTRO DE SELECTIVIDAD DE IONES CON PREFERENCIA POR K+

CADA SUBUNIDAD TIENE UNA TERCERA HÉLICE MAS CORTA QUE DA FORMA A’ “FILTRO SELECTIVO” DEL PORO

CANAL DE K+ DE Streptomyces lividans CARGA PARCIAL NEGATIVA DE DIPOLOS ELÉCTRICOS DE HÉLICES CORTAS ESTABILIZAN K+

NA+ ES MUY PEQUEÑO PARA ENTRAR EN CONTACTO CON POTENCIALES LIGANDOS DE O

BASE ESTRUCTURAL DE “VOLTAGE GATING” EN CANALES DE K+ DOMINIO ADICIONAL SIRVE PARA DETECTAR CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE LA MEMBRANA

BASE ESTRUCTURAL DE “VOLTAGE GATING” EN CANALES DE K+ DOMINIO ADICIONAL SIRVE PARA DETECTAR CAMBIOS EN EL POTENCIAL DE LA MEMBRANA

S4=RESIDUOS DE ARG

CANALES IÓNICOS ACTIVADOS POR VOLTAJE EN LA FUNCIÓN DE NEURONAS