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MEMBRANAS CELULARES
Fabiola León VelardeLab. de Transporte de Oxígeno
Dpto. Cs Biológicas y FisiológicasFacultad de Ciencias y Filosofía
INTRACELULAR VS EXTRACELULAREXTRACELULARContiene principalmente iones Na+, Cl- y bicarbonato, nutrientes como, glucosa, ácidos grasos y aminoácidos.
INTRACELULAR Contiene principalmente iones K, Mg, PO4.
No electrolitos
COMPOSICIÓN DEL PLASMA Plasma Líq. Intersticial Célula
H2CO3
Na+
152
HCO3-
27
Cl –
113
HPO3-2
4
Mg+2
3
Ca+2
5
K+
5Ác. Org.
6
Prot –
16
H2CO3
HCO3-
K+
157 PO4-3
152
Mg+2
26
Na+
14 Prot –
74
Homeostasis Definición: Conjunto de procesos
regulatorios que mantienen las composiciones del LIC y del LEC en estado estable.
Membrana Celular
Características: Delgada y elástica
(7.5-10 nm grosor) Formada en mayor
proporción por proteínas y lípidos
55% proteínas 25% de fosfolípidos 13% de colesterol 4% de otros lípidos 3% de hidratos de
carbono Estructura básica,
bicapa lipídica (2 moléc. de grosor)
Parte hidrofóbica (porción ácido graso) e hidrofílica (porción fosfato)
Grandes moléculas de prot. globulares intercalándose a lo largo de la lámina lipídica.
Membrana Celular
Membrana Celular
PROTEINAS: Integrales (toda la membrana) canales estructurales (poros), proteínas transportadoras, bombas, receptores
Periféricas (ancladas a la sup de membrana, en la parte interna y unidas a las integrales), enzimas u otro tipo de reguladores.
Otras como parte del glucocalix y del citoesqueleto.
Membrana Celular Carbohidratos (glucocáliz celular)
Se encuentran en forma de glucoproteínas y glucolípidos. La porción gluco, sobresale hacia el exterior de la célula.
Posee proteoglicanos (sustancias hidrocarbonadas unidas por pequeños grupos proteícos)
Membrana Celular
Funciones de las moleculas de hidratos de carbono (glucocáliz):
Están cargadas negativamente. Punto de anclaje con otras células Actúan como receptores de
membrana, activando a los segundos mensajeros
Participan en acciones inmunitarias
Expresión de tipos de proteínas La membrana celular expresa el
mismo tipo de proteinas en todas las células??
NO, de acuerdo a la función Neuronas: más canales de Na+ Músculo liso: menos canales de
Na+
Cómo atraviesan la membrana las diferentes sustancias? Lipofílicas no cargadas (> coef. De Dif.): atraviezan la capa
lipídica (O2, CO2). Polares pequeñas (> coef. De Dif.):por poros intermoleculares (H2O). Hidrofílicas o polares grandes: a
través de un transportador (glu, aa) o canal (iones).
Cuáles son los principales procesos por los que las sustancias atraviezan las membranas celulares?
Difusión simple
Difusión facilitada
Transporte activo
Características del transporte activo Ocurre en contra del gradiente
electroquímico (t.a.) Requiere de un transportador (t.f.
y t.a.) Está limitado por la velocidad y es
saturable (t.f. y t.a.) Requiere de ATP para obtener
energía (t.a)
Tipos de Transporte Activo PRIMARIO: requiere energía de la
hidrólisis del ATP, o de otro enlace fosfato.
SECUNDARIO: la energía deriva de la diferencia de concentración creada por transporte activo. Cotransporte Contratransporte
Transporte activo primario Bomba de 3Na+/2K+ ATPasa:
Su inhibición (> [Na+] en el LIC) por glucósidos cardiacos aumenta la fuerza contráctil del corazón.
Bomba de Ca++ ATPasa: mantiene baja la [Ca] en el LIC (10 -7 M).
Bomba de H+/K+ ATPasa: bombea [H+] del LIC a la luz del estómago. Su inhibición reduce la [H+]
Bomba de Na+/K+ ATPasa Se encuentra en todo tipo de célula Es una proteina integral
(transmembranaria) Transporta corriente, es electrogénica En reposo contribuye a 45% de
nuestros gastos energéticos Es responsable de las concentraciones
intra y extra celulares de Na+ y K+
Transporte activo secundario COTRANSPORTE (glu, aa)
Na+
glu
3Na+
2K+
glu
Transporte activo secundario CONTRATRANSPORTE (3Na+/2Ca++) fenómenos de
contracción muscular.
(Na+/H+) previene la acidificación del LIC.
Ca++
3Na+
Na+
H+
OSMOSIS
Se refiere a la difusión simple del H2O a favor de su gradiente de concentración.
Presión Osmótica Es la presión ejercida por las partículas en
solución. Provee el gradiente de [H2O] para la difusión de
[H2O]. P x V = R x T x m (M = C x V)
P = R x T x C C, depende de g y de g = #de partículas/mol (osm/mol)
= facilidad de un soluto para atravezar una membrana (coef. de reflexión)
=1, impermeable al soluto; =0, 100% permeable al soluto
OSMOLARIDAD
OSM = g . C
g = número de partículas/mol (osm/mol)
C = concentración (mM/L)
OSMOLARIDAD Una concentración de glucosa de 20
mmol/l, con un coef. de reflexión de 0.9, generará un mayor flujo de agua que una concentración de urea de 50 mmol/l, con un coef. de reflexión de 0.2 (V o F ??)
Una concentración de urea de 150 mmol/l, con un coef. de reflexión de 1, generará un mayor flujo de agua que una concentración de NaCl de 145 mmol/l, con un coef. de reflexión de 1 (V o F ??)
OSMOLARIDAD glucosa = 20 mmol/l, coef. de reflexión =
0.9, urea = 50 mmol/l, coef. de reflexión = 0.2
glucosa=20x1.0x0.9 = 18 urea = 50x1.0x0.2 = 10
urea = 150 mmol/l, coef. de reflexión = 1, NaCl = 145 mmol/l, coef. de reflexión = 1
urea = 150x1.0x1.0 = 150NaCl= 145x2.0x1.0 = 290
El NaCl generará un mayor flujo de agua
El flujo osmótico a través de una membrana celular disminuye si...
Disminuye la permeabilidad de la membrana a las partículas en solución
Disminuye la diferencia de concentración de las partículas a través de la membrana
Ambas son verdaderas Ninguna es verdadera
El flujo osmótico a través de una membrana celular disminuye si...
Disminuye la permeabilidad de la membrana a las partículas en solución
Disminuye la diferencia de concentración de las partículas a través de la membrana
Ambas son verdaderas Ninguna es verdadera
Potencial de membrana
Es la diferencia de potencial generada cuando un ión se difunde siguiendo su gradiente de concentración.
No genera cambios en la concentración del ión.
Potencial de equilibrio
Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial (potencial de difusión).
La carga que se transporta a un lado de la membrana retarda y luego detiene la mayor difusión del ión.
El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra exactamente a la tendencia de la difusión de un ión a seguir la diferencia de concentración.
Potencial de equilibrio
Se calcula mediante la Ecuación de NERNST
E = -2.3 RT log 10 (Ci) zF (Ce) 2.3 RT/F = cte. 60 mV a 37 oC Z = carga del ión
En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de la membrana es cero.
Potencial de membrana en reposo (de -50 a -90 mV)
Es la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de la célula en reposo.
Es el potencial promedio debido a la difusión de todos los iones que pueden atravesar la membrana.
Porqué es negativo??
Potencial de membrana en reposo Porqué es negativo??
La membrana en reposo es de 20 a 100 veces más permeable al K+ que a los otros iones.
El K+ se mueve del LIC al LEC y deja un exceso de cargas negativas hacia el lado citoplasmático de la membrana celular.
La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).
Canales iónicos Son vías celulares con filtros de selectividad
y con compuertas que los ponen en estados conformacionales funcionales diferentes: REPOSO: cerrado, pero disponible para su
apertura por estímulos químicos o eléctricos. ACTIVADO: abierto, permite el paso de una
corriente iónica. INACTIVADO: cerrado, y NO disponible para su
abertura
Cambios en el potencial de membrana. DEFINICIONES DEPOLARIZACION: el potencial cambia de -90 mV hacia O mV (menos polarizado) UMBRAL: nivel de potencial donde
suficiente depolarización ha ocurrido para generar un potencial de acción.
REPOLARIZACION: el potencial vuelve de O mV hacia -90 mV (se polariza de nuevo) HIPERPOLARIZACION: el potencial se
vuelve más negativo (se polariza) que el potencial de reposo
Potencial de acción
+50
0
-50
-100
mV
msec0 1 2
depolarización repolarización
hiperpolarización
umbral
Cambios de Na+ y K+ durante el potencial de acciónUn potencial de acción se refiere a la
serie de cambios de potencial DEPOLARIZACION:
Se abren las compuertas m, se activan los canales de Na+, fluye Na+ hacia el LIC
REPOLARIZACION: Se abren las compuertas n, se activan los
canales de K+, fluye K+ hacia el LEC
Na+ K+
Filtros de selectividad
Per. Refrac.Absoluto (*)
Per. Refrac.Relativo
A
B
C
C
A
B
LEC
LIC
mh
n
COMPUERTAS
(*)
La importancia del K+
Cambios de K+ en el LEC alteran el potencial de equilibrio y el potencial de reposo
A < K+ en el LEC, > gradiente de concentración
Un potencial de equilibrio más (-), hiperpolarización
A más (-) el potencial de equilibrio Más (-) el potencial de reposo
La importancia del K+
Porqué una disminución del K+ en el LEC provocaría debilidad muscular?
Porque el potencial de reposo se encontraría mucho más lejos del UMBRAL, lo que retrasaría el inicio del potencial de acción.
Porqué se activan los canales de Na+ antes de los de K+ en
respuesta al estímulo de depolarización?
Porqué se activan los canales de Na+ antes de los de K+ en respuesta al estímulo de depolarización?
Porque los canales de Na+ son más sensibles al cambio de voltaje que los canales de K+
Los canales de Na+ se activan en presencia de potenciales de membrana más negativos.
Cómo difieren los potenciales de acción de una célula nerviosa, cardiaca y de músculo liso?