![Transporte mediado
Transporte mediado pasivo (difusión facilitada)
↑ [ ] ↓ [ ]
Transporte activo
↑ [ ]↓ [ ]
• A favor del gradiente (favorable)
• En contra del gradiente (no favorable)
• Acopla a proceso exergónico → Favorece](https://image.slidesharecdn.com/transporteatravsdemembranas-130515105037-phpapp01/75/Transporte-a-traves-de-membranas-5-2048.jpg)
![Canales de cloro
• Flia de canales (procariotas y eucariotas)
• Diferente a canales catiónicos
• Desplazamiento transmembrana iones Cl-
a lo largo del gradiente de
concentración
[Cl-
]Extacel= 120 mM
[Cl-]intracel= 4 mM
• Homodímeros→ cada subunidad (18 hélices transmembrana inclinadas) forma
poro selectivo de aniones
• Forma: reloj arena
Parte angosta en centro de membrana
flanqueada por vestíbulos acuosos mas anchos
• Cadena lateral Glu conservada
Se proyecta al interior del poro → repele otros aniones→ cambio
conformacional →cadena lateral se desplaza a un lado
• Especificidad: campo electrostático entre a.a básicos (superficie embudo) y filtro de
selectividad](https://image.slidesharecdn.com/transporteatravsdemembranas-130515105037-phpapp01/75/Transporte-a-traves-de-membranas-24-2048.jpg)
![Proteínas de transporte
Proteínas de membrana
Canales: Vía de paso física para moléculas pequeñas
Conexinas: uniones en hendidura comunicantes entre
células (iones, aa, mol. Pequeñas)
Diámetro: varia según [ Ca++
]
[Ca++
] < 10 -7
: canal abierto
↑ [ Ca++
] : canal se estrecha
[Ca++
] >5 x 10 -5
M: canal cerrado
Célula mantiene Ca++
: Bombeo exterior
Transporte mitocondrial
Transporte en RE
Ej. Contracción sincronizada
en músculo esquelético](https://image.slidesharecdn.com/transporteatravsdemembranas-130515105037-phpapp01/75/Transporte-a-traves-de-membranas-29-2048.jpg)
Subido porEvelin Rojas
Transporte a través de membranas
Las membranas celulares tienen funciones importantes como separar la célula del medio externo y compartimentalizar su interior. Existen dos tipos principales de transporte a través de membranas: mediado y no mediado. El transporte mediado implica proteínas transportadoras como canales iónicos, porinas y bombas de iones que activamente transportan sustancias contra gradientes. El transporte no mediado incluye difusión pasiva según gradientes de concentración.
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- 2. Membranas Funcione s Separar célula del medioexterno Compartamentalización Barrera para el paso para sustancias iónicas y polares Iones , piruvato Aminoácidos, H2O u otros Sistemas de transporte Proteínas transportadoras específicas
- 3. Transporte a travésde membranas Cantidad de sustancia transportada Membrana Medio interno Medio externo Concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana Potencial de membrana Diferencia de potencial químico Diferencia de potencial eléctrico
- 4. Transporte a travésde membranas Característica No Mediado Mediado Mecanismo Difusión simple Proteínas transportadoras específicas Fuerza impulsora Gradiente de potencial químico Gradiente de concentración a través de membrana Transporte del compuesto Naturaleza química (No polares) Ej. Esteroide, O2 Magnitud del gradiente Solubilidad en el núcleo no polar
- 5. Transporte mediado Transporte mediadopasivo (difusión facilitada) ↑ [ ] ↓ [ ] Transporte activo ↑ [ ]↓ [ ] • A favor del gradiente (favorable) • En contra del gradiente (no favorable) • Acopla a proceso exergónico → Favorece
- 6. Transporte mediado pasivo Proteínastransportadoras Permeasas Canales • Estructura • Mecanismos • Selectividad Diferentes
- 7. Transporte mediado pasivo.Ionóforos • Generalmente de origen bacteriano • Aumentan permeabilidad de la membrana a iones • Difusión pasiva en cualquier dirección • Dos tipos principales: • Transportadores Ión seleccionado →une a él → difunde→ libera ión al otro lado de la membrana • Ionóforo formador de canal Forma canal transmembrana o poro Difunden iones específicos Mayor velocidad de transporte
- 8. Transportador valinomicina Afinidad porK+ 10.000 x Carbonilos de Valina al centro Grupos R metilos e isopropilos hacia afuera
- 9. Formador de canal.Gramicidina A Péptido 15 aa hidrofóbicos Dimeriza →Forma canal transmembrana Facilita paso de K+ y Na+
- 10. Porinas • Estructuras β-barril con canal central acuoso • Tamaño del canal y residuos que lo conforman: Tipo de sustancia que lo atraviesa • Modelo tuerca tornillo: paso de compuesto •Ej: Maltoporina → difusión de maltodextrinas
- 11. Canales iónicos • Presentesen todas las células • Permiten paso rápido y específico de iones (Na + , K+ , Cl - ). • Esenciales para: Mantenimiento equilibrio osmótico Transducción de señales Neurotransmisión (cambios en el potencial de membrana)
- 12. Canales de K+ •Proteínas que difunden K+ pasivamente: Citoplasma → medio extracelular • Secuencias similares en un mismo organismo • Altamente selectivos
- 13. Canal de K+ KcsA(Streptomyces lividans) Homo tetrámero 158 a.a Adopta estructura de “embudo” Lado ancho superior: exterior→ Filtro de selectividad Revestido por O de carbilos Altamente conservado (secuencias TVGYG) Mutaciones: alteran capacidad para discriminar K+ de Na + Estructura estrecha: poro central: lado citoplasmático, hidrofóbica → mínima interacción con iones Hélices interna: parte del poro Hélices externa: contacto con membrana Dominio que sobresale: torreta lado extracelular
- 14. Canal de K+ ¿Cómodiscrimina el canal de K+ ? Filtro de selectividad específicamente diseñado • 8 mol agua polarizables se unen al K+ (prisma de base cuadrangular) • Filtro se estrecha (3Å): fuerzan al K+ → dejar agua hidratación • Espacio con dimensiones adecuadas para K+ y no Na+ (pequeño) • Rigidéz proteica en región del poro Filtro de selectividad: Energía Na+ (-H2O) > Energía Na+ (+H2O) Alta selectividad • Repulsiones electrostáticas entre iones K+ Equilibran atracción entre K+ y filtro selectividad ↓ Facilitan tránsito rápido
- 15. Canal iónico operamediante compuertas Función fisiológica del canal iónico depende de: • Especificidad iónica • Velocidad de transporte • Capacidad de abrir y cerrar selectivamente Cerrados, normalmente Se abren en forma transitoria → tarea/función celular
- 16. Regulación mediante compuertas Aperturay cierre de canales ↓ Respuesta a diversos estímulos Mecanosensitivos Deformaciones locales de bicapa Estímulos físicos directos (tacto, sonido, presión osmótica) Regulados por señales Unión intracelular de molécula señal (Ca++ ) Regulados por ligandos Estímulos químicos extracelular Regulados por voltaje Cambio de potencial de membrana
- 17. Regulación por voltajede canales K+ (Kv) Cada subunidad de Kv Dominio citoplasmático N-terminal Dominio transmembrana 6 hélices (S1-S6); S3: S3a y S3b Dominio T1 Dominio citoplasmático C-terminal Entre S5- S6 Lop P (estructura poro tetramérica) 5 cadenas laterales con carga + Sensor de voltaje Esfera de inactivación
- 18. Experimentos con compuestofluorescente Regulación por voltaje de canales K+ (Kv) ↑ Potencial de membrana → Interior menos negativo → 7 a.a del extermo N-terminal ↓ Se desplazan: desde membrana al entorno ↓ Desplaza extermos citoplasmáticos de S6 (portal) ↓ Desencadena apertura del canal
- 19. S3b y S4forman ensamble en forma de “paleta “(conexión flexible) en la periferia de la proteína → se extiende al interior de la bicapa Regulación por voltaje de canales K+ (Kv) ↑Potencial de membrana→ 4 paletas → canal Kv → desplazan → hacia exterior celular ↓ induce cambio conformacional ↓ Apertura del poro ↓ S4 permanece en contacto con dominio del poro Difracción de rayos X
- 20. Canales iónicos tienendos compuertas Apertura del canal → cierre espontáneamente (2 mseg)→ No vuelven a abrirse hasta la recuperación del potencial Kv 2 compuertas : 1.- Para abrir el canal: ↑Potencial de membrana 2.- Cerrarlo poco después
- 21. Extracción proteolítica delsegmento N-terminal (20 a.a en forma de esfera) Regulación por voltaje de canales K+ (Kv) Inhibe el cierre del canal Esfera gira y se une a la boca del poro abierto → bloquea paso del iones K+ Modelo de esfera y cadena
- 22. Modelo de esferay cadena •Péptido de la esfera debe desplegarse para introducirse al poro (serpiente). •Primeros 10 aa del péptido: hidrófobos, en contacto con residuos hidrófobos que revisten el poro. •Diez residuos siguientes: Hidrófilos (varios grupos básicos)→ unen grupos ácidos cerca de entrada del poro •Cualquiera de los 4 péptidos de inactivación pueden bloquear el canal
- 23. Otros canales catiónicos CaracterísticaCanal K+ Canales Na++ y Ca++ Estructura Homotetrámero Monómero (4 dominios) Regulación Por voltaje Por voltaje Dominio T1 Presente Ausente Selectividad iónica K+ Na++ /Ca++
- 24. Canales de cloro •Flia de canales (procariotas y eucariotas) • Diferente a canales catiónicos • Desplazamiento transmembrana iones Cl- a lo largo del gradiente de concentración [Cl- ]Extacel= 120 mM [Cl-]intracel= 4 mM • Homodímeros→ cada subunidad (18 hélices transmembrana inclinadas) forma poro selectivo de aniones • Forma: reloj arena Parte angosta en centro de membrana flanqueada por vestíbulos acuosos mas anchos • Cadena lateral Glu conservada Se proyecta al interior del poro → repele otros aniones→ cambio conformacional →cadena lateral se desplaza a un lado • Especificidad: campo electrostático entre a.a básicos (superficie embudo) y filtro de selectividad
- 25. Acuaporinas Abundancia de aguaen sistemas biológicos Pequeño tamaño de molécula de H2O Suponía Paso rápido de agua a través de membranas (Difusión simple)
- 26. Acuaporinas Células ↑Velocidad de transportede agua ↓ Inhibidas reversiblemente por iones Hg++ Existencia de poros (proteína) en la membrana que conducen agua: ACUAPORINAS • Amplia distribución en la naturaleza • Permiten paso de agua (no de solutos) a alta velocidad: 3 x 109 x seg • Mamíferos: expresan en alto nivel 7 acuaporinas en tejidos transportadores de agua (renal, salival, lacrimal)
- 27.
- 28. Acuaporinas AQP1 Mejor caracterizada •Glicoproteína homotetramérica • 8 α-hélices transmembrana •Dispuestas formando poro: forma de reloj de arena • Poro: revestido por grupos hidrófobos: facilita paso de agua • La constricción : Cadenas laterales Arg e His (conservados)→ enlaces de H con agua en tránsito→Liberación de agua de hidratación asociada
- 29. Proteínas de transporte Proteínasde membrana Canales: Vía de paso física para moléculas pequeñas Conexinas: uniones en hendidura comunicantes entre células (iones, aa, mol. Pequeñas) Diámetro: varia según [ Ca++ ] [Ca++ ] < 10 -7 : canal abierto ↑ [ Ca++ ] : canal se estrecha [Ca++ ] >5 x 10 -5 M: canal cerrado Célula mantiene Ca++ : Bombeo exterior Transporte mitocondrial Transporte en RE Ej. Contracción sincronizada en músculo esquelético
- 30. Otras proteínas detransporte No ofrecen poro discreto que atraviese bicapa Experimentan cambio conformacional (2 conformaciones alternan) Desplazan sustancias de un lado a otro de la membrana Ej: GLUT 1 Transporta glucosa (según concentraciones extra e intracelular)
- 31.
- 32. Resumen transporte pasivo Transportadores:Porinas, Canales iónicos, Proteínas transportadoras Facilitan desplazamiento transmembrana de sustancias según sus concentraciones relativas a ambos lados de la membrana
- 33. Transporte activo • Transportede sustancias de un lado a otro de la membrana en contra de gradiente •Proceso endergónico •Mayoría de los casos: acoplada a hidrólisis de ATP •ATPasas ligadas a membranas: transportan cationes mediante transporte activo •Transporte activo secundario: Impulsado por energía libre de gradiente iónico •Generado por otro mecanismo
- 34. Na+ -K+ -ATPasa ( BombaNa+ -K+ ) • Sistema de transporte activo en la membrana plasmática • Proteína de membrana (tetrámero),2 Tipos de subunidades: α2 No glicosiladas Actividad catalítica Sitios fijadores de iones β2 Glicoproteína Función desconocida (plegamiento) 1 hélice transmembrana 1 dominio extracelular • Bombea 3 iones Na++ al exterior por cada 2 K+ al interior • Hidrólisis simultánea de ATP intracelular •Tipo de cotransporte bidireccional: genera separación de cargas a través de la membrana •Control de sodio intracelular: evita entrada exacerbada de agua por osmosis •Responsable de excitabilidad nerviosa
- 35. Na+ -K+ -ATPasa ( BombaNa+ -K+ )
- 36. ATP fosforila proteínaen un residuo específico de Asp Sólo en presencia de Na++ Proteína fosforilada sólo se hidroliza en presencia de K+ Na+ -K+ -ATPasa ( Bomba Na+ -K+ )
- 37. Mecanismo de lasodio-Potasio ATPasa Dos estados de conformación: E1 y E2 Estado E1 fija 3 iones Na+ Une ATP Complejo E1-ATP-3 Na+ Hidrólisis ATP Aspartil-P alta energía E1~Asp P-3 Na+ Libera 3 Na+ al exterior Conformación de baja energía Estado E2 fija 2 iones K+ Complejo E2-Asp-2 K+ Hidrólisis P Complejo E2-2 K+ Cambio de conformación E2-E1 Libera 2 K+ al interior Reemplaza por 3 Na+
- 38. Calcio ATPasa Ca+2 → segundomensajero: Contracción muscular Liberación de neurotransmisores Degradación del glucógeno Activador del metabolismo oxidativo Gradiente de calcioCitosol (0,1µM) Extracelular (1500µM ) Mantenido por Ca++ ATPasa ( 2 conformaciones) Transporte activo:Membrana plasmática y RE Bombea 2 iones Ca++ al citosol Hidrólisis de ATP Cotransporte 2 o 3 protones
- 39. Transporte activo impulsadopor gradiente iónico Energía de los gradientes electroquímicos generados por Na+ - K+ ATPasa u otros ↓ Reservado para impulsar otros procesos fisiológicos (transporte activo secundario)
- 40. Transporte activo impulsadopor gradiente iónico Ej: Duodeno capta glucosa → cotransporte unidireccional (dieta) dependiente de Na+ Energía: Gradiente de Na+
- 41. Transporte activo deglucosa
- 42. Transporte activo impulsadopor gradiente iónico
- 43. Transporte activo impulsadopor gradiente iónico Ej: Permeasa de lactosa → Sistema de transporte para concentrar azucares ↓ Energía del gradiente de protones del metabolismo oxidativo Cotransporte de H+ y lactosa Dos estados principales de conformación E1: Sitio de baja afinidad fijación de lactosa (interior celular) E2: Sitio de alta afinidad de fijación de lactosa ( exterior celular) Presenta sitio de fijación de H+ cercano sitio de lactosa Residuos Arg, His, Glu→ cerca del sitio de fijación H+: participan en translocación Interconersión E1↔E2 sólo cuando sitios de fijación H+ y lactosa están llenos o vacíos