Aquaporinas

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El volumen celular se regula por canales de agua - aquaporinas, proteínas integrales de la membrana celular

CONFERENCIA

Sesión extraordinaria: 22 de junio de 2006

El volumen celular se regula por canales de agua aquaporinas, proteínas integrales de la membrana celular
AC Dr. Guillermo Whittemburya Dr. Antonio M. Gutiérreza Dra. Miriam Echevarríab Las aquaporinas (AQPs), proteínasintegrales de la membrana celular (MIPs), son los (largamente buscados) canales o poros de agua1, a través de los cuales el agua se mueve en una sola fila (fila india) atravesando la bicapa lipídica de la membrana celular para regular el volumen celular. Son tetrámeros de monómeros, todos funcionales de ~28kD de peso molecular. Los estudios de biofísica dan una imagen funcional y física del poro acuoso,por el cual pasan ~1013 moléculas de agua por segundo (velocidad miles de veces mayor que la de los canales iónicos). Por consiguiente, los poros acuosos son fundamentales en la regulación del volumen celular. La imagen biofísica del poro acuoso se confirma por la «real» obtenida recientemente de la secuencia de aminoácidos, estudios de cristalografía y otros avances de la era de la «clonación»de las AQPs. No cubrimos aquí los canales para-celulares (de un ancho de ~11Å) usados para el flujo de agua en epitelios «anchos» como el túbulo renal proximal y el intestino delgado [Pappenheimer 1989; Whittembury, Reuss 1992; Whittembury, Hill 2000]. ERA BIOFÍSICA Introducción Muchas de las ideas básicas sobre la estructura de la membrana plasmática se desarrollaron a comienzos de 1900. Overton yCollander establecieron que la permeabilidad de la membrana celular a diversas
a Instituto Venezolano de Investigación Científicas (IVIC), Apartado 21827, Caracas 1020-A, Venezuela. b Laboratorio de Investigaciones Biomédicas, Departamento de Fisiología y Hospital Universitario Virgen del Rocío, Universidad de Sevilla E.41013 Sevilla, España. 1 Usaremos indistintamente los términos canales oporos.

substancias era proporcional a su lipo-solubilidad [Kleinzeller en Deamer, et al. 1999, pp. 1-22]. Luego vino la teoría del tamiz lipídico. Desde 1945, numerosos estudios experimentales ampliaron nuestro concepto del rol de los lípidos de la membrana y de las proteínas que están insertadas en ella; así en el modelo de Davson y Danielli algunas proteínas que atraviesan la membrana son porospolares [Davson 1989; Finkelstein 1987] que después han resultado ser canales iónicos y de agua. La biofísica avanzó notablemente para conocer las vías acuosas, que son notables porque el agua da señal sólo: (a) por los cambios de volumen producidos por el movimiento neto de agua o (b) cuando se usan isótopos para marcar el agua; es difícil usar métodos para detectar (a) y (b) en células aisladaspequeñas. El agua puede cruzar las membranas celulares o por solubilidad en su fase lipídica, o por canales especiales independientes (o por ambas vías). En la década de 1950, Pappenheimer y Koefoed-Johnsen, y Ussing [Pappenheimer 1989; Ussing 1989] encontraron como diferenciar entre esas posibilidades [Finkelstein 1987; Tosteson 1989]; y Solomon [1968, 1989] (siguiendo un dicho de Galileo 2)inventó y desarrolló ingeniosos métodos de flujo detenido (stop-flow) y equipos con resolución temporal de milisegundos para medir las altas permeabilidades difusiva (Pd ) y osmótica (Pos ) al agua de la membrana celular de eritrocitos, para averiguar si esta última tenía o no poros acuosos. Brevemente los investigadores mencionados notaron que: 1. En la ecuación de Pouiseuille para flujohidrodinámico, la permeabilidad osmótica (pos) al agua por canal, definida como el flujo neto de agua

Academia Nacional de Medicina - Anales 2006 | 89

AC Dr. Guillermo Whittembury, Dr. Antonio M. Gutiérrez, Dra. Miriam Echevarría

a través de un tubo cilíndrico, secundario a la aplicación de una diferencia de presión hidrostática u osmótica, es proporcional a la cuarta potencia del diámetro (d) de...
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