TEMA 4: TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA CELULAR.
TIPOS. PROPIEDADES BIOELÉCTRICAS DE LAS MEMBRANAS CELULARES. POTENCIAL DE
MEMBRANA.
PROCESOS ACTIVOS.
Requieren energía. Hay diferentes
tipos:
·
Primario: mueve una sustancia en contra de
gradiente, obteniendo la energía de la hidrolisis de un compuesto rico en
energía (normalmente ATP). Son importantes las bombas de calcio, que es más
concentrado en el exterior celular. Las bombas son proteínas transmembrana con
una fracción enzimática, en este caso ATPasa. También es importante la bomba
sodio-potasio ATPasa. Es una proteína muy bien caracterizada. Este tipo de
transportadores no para en medio del ciclo. En el exterior celular, la
concentración de sodio es mayor, y en el interior celular es mayor la
concentración de potasio. Se encuentra en todos los tejidos. Responsable de los
gradientes iónicos de estos dos cationes. Es electrógena (no es electroneutra.
Genera un gradiente eléctrico porque la estequiometría es 3Na+ que
salen a cambio de 2K+ que entran, por lo que genera carga negativa
en el interior celular). Contribuye a generar una diferencia de potencial.
Sirve como base para la producción de energía para los transportes activos
secundarios. contribuye al volumen celular indirectamente porque el Na+
es un ión osmóticamente muy activo y en caso de que la bomba no funcione
correctamente se acumula el Na+ en el interior celular y produce la
entrada de agua en la célula. Es sensible a la concentración de sodio
intracelular. Si aumenta la concentración de sodio intracelular se activa la
bomba para llevarlo al exterior. Tiene un sitio de unión para la ouabaina y
glucósidos digitálicos que la inhiben.
·
Secundario: movimiento de alguna sustancias en
contra de gradiente que emplea el movimiento de un ion que se mueve a favor de
gradiente. No depende de ATP. La sustancia contragradiente puede ir en la misma
dirección que el sodio (cotransporte o simporte), o en dirección contraria
(contratransporte o antiporte).
·
Endocitosis: se introduce una sustancia del
exterior celular formando una vesícula. Hay diferentes tipos:
ü
Fagocitosis
ü
Pinocitosis
ü
Mediada por un receptor.
·
Exocitosis: un producto celular se envuelve en
una vesícula membranosa y va a la membrana plasmática para ser expulsada. Es
muy frecuente que ambos procesos (endocitosis y exocitosis) vayan acoplados. Se
engloba el producto que se quiere secretar, como enzimas digestivas, hormonas,…
la exocitosis también sirve para llevar transportadores a la membrana.
TRANSPORTE A TRAVÉS DE EPITELIOS.
Se caracterizan porque están
orientados, ya que en una célula, su membrana no es igual en toda la
superficie.
Por ejemplo es diferente en la
membrana luminal y en la basal, ya que presentan diferentes estructuras y transportadores.
El transporte activo se produce hacia la luz y el pasivo hacia el medio
interno.
Se producen unas uniones
estrechas entre las diferentes células mediante proteínas de unión denominadas
claudinas. Hay sustancias que en lugar de atravesar la célula atraviesan las
uniones estrechas (vía paracelular).
PROPIEDADES BIOELÉCTRICAS DE LA
MEMBRANA. POTENCIAL DE MEMBRANA.
La membrana es una barrera que
separa dos medios de diferente carga eléctrica. En todas las células del cuerpo
hay diferencia de potencial. Es importante sobre todo en los tejidos
excitables, ya que el potencial es la forma de comunicación entre las
diferentes células.
La membrana tiene una
permeabilidad selectiva. Interviene el efecto Donnan, que se refiere a la
distribución de los iones.
La difusión depende de la
concentración, pero si hablamos de un ion, además importa la carga. Si existe
un campo eléctrico los iones positivos se mueven hacia las cargas negativas y
los iones negativos en sentido contrario.
Los iones no difusibles actúan
sobre los difusibles, porque crean un campo eléctrico. Los iones no difusibles
son iones grandes que se forman en el interior celular y no pueden salir por la
membrana.
Un ión no solo se mueve por
gradiente de concentración, sino que también lo hace por gradiente eléctrico.
La diferencia de concentración y
de electricidad no siempre se puede equilibrar con carga neta cero. Esto provoca
una diferencia de cargas en la membrana (ΔV), ya que el gradiente
químico puede favorecer la salida de un ión que es atraído por fuerza
electrostática para neutralizar las cargas.
En el interior celular los iones
positivos tienden a neutralizar a las cargas negativas, pero algunas cargas
quedan sin neutralizar, dejando con carga neta negativa el interior celular y con
carga neta positiva en el exterior celular.
Hay un ΔV debido a la diferencia de
cargas.
Potencial de membrana (VM):
diferencia de potencial que presenta la membrana celular en cada momento.
Potencial de reposo (VR):
potencial de membrana cuando la célula está en reposo.
Potencial de acción (VA):
potencial de membrana cuando la célula es estimulada.
Técnica de medida del
potencial de membrana con dos electrodos. El electrodo de registro es el del
interior y el de referencia el exterior.
POTENCIAL DE REPOSO (VR)
No se neutralizan las
cargas, por lo que nunca será cero. Esto es debido a:
·
Diferentes iones a ambos lados de la membrana,
debido a los transportes: activo, pasivo y la existencia de un campo eléctrico.
·
La membrana en reposo presenta diferencia de
permeabilidad para los iones difusibles (mayor para el K+).
Potencial de equilibrio (EX):
de un ión x. Es el potencial de membrana al cual la especie iónica X está en
equilibrio, con un flujo neto de cero.
El sodio es fuertemente atraído
hacia el interior celular.
El potencial de membrana en cada
momento dependería de tres factores:
·
la permeabilidad de la membrana de cada ion.
·
Las concentraciones de los respectivos iones en
los lados interior y exterior de la membrana.
·
La polaridad de la carga eléctrica de cada ion.
Por lo tanto, el potencial de
membrana que tiene una célula en cada momento es un valor muy próximo al
potencial de equilibrio del ion más permeable.
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