Bioquimica

Lección 22. Mecanismos de transporte a través de membranas
Objetivos:
1. Diferenciar los mecanismos de transporte de solutos apolares y de solutos polares a través de las membranas 2. Clasificar los diferentes sistemas de transporte celulares según su mecanismo de acción: transporte no mediado y transporte mediado 3. Describir las características termodinámicas y cinéticas de cada mecanismo detransporte 4. Estudiar y ver ejemplos de difusión simple 5. Estudiar y ver ejemplos de transporte mediado pasivo; diferenciar transportadores y canales

Bibliografía: Stryer 6ª ed. Cp 13, Lehninger 5ª ed. Cp 11, y Devlin 5ª ed. Cp. 12

Transporte a través de membranas celulares
Conceptos Transporte  Translocación de una molécula de soluto S de 1 a 2 o vicebersa
Molécula liposoluble Molécula hidrofóbica  Es repelida por el agua  No es soluble en agua o lo es muy poco  Es soluble en lípidos. Ejemplos: • Sustancias apolares, ácidos grasos, colesterol • Gases: O2 CO2 N2 CO 1
(out)

2
(in)

S2

S1

Membrana celular  70% lipídica

Atraviesan la membrana con facilidad

Molécula hidrosoluble  Molécula hidrofílica  Repele los lípidos  No es soluble en lípidos o muypoco  Es soluble en agua Ejemplos: • Sustancias polares: glúcidos, iones, y en general, sustancias capaces de formar puentes de H con el agua

¿Cómo se transportan las moléculas hidrosolubles a través de la membrana?

Importancia biológica de estos hechos
Fenómenos vitales para las células y los organismos como: • • • • Captación de nutrientes Eliminación de catabolitos Control de lacomposición celular y del volumen celular Mecanismos de absorción y secreción en los epitelios

Se llevan a cabo mediante

procesos de transporte a través de membranas ¿Cómo se produce el transporte de solutos polares a través de las membranas biológicas?

Revisión de los fundamentos termodinámicos y cinéticos del transporte a través de membranas
Estudiaremos el transporte a través de membranasdesde dos puntos de vista: 1. Termodinámico Estado final Estado inicial 2. Cinético (equilibrio) (tiempo 0)

1. Termodinámica del transporte
El cambio de energía libre para el transporte de 1 mol de soluto S desde una región en la que la concentración es C1 a un lugar en el que la concentración es C2 viene dado por:

v2 v1

v2 v1

ΔG’ = RT ln C2/C1
Para t=0, C1 >> C2  ΔG’< 0 (espontáneo)Con el paso del tiempo C1 y C2 hasta C1=C2

 ΔG’ = 0, el sistema está en equilibrio

2. Cinética del transporte
v 1 = k C1 ; v 2 = k C2 Cuando C1 = C2  v1 = v2  Flujo neto =0

Tres condiciones que alteran las ecuaciones anteriores
1. Unión del soluto S a macromoléculas: C = concentración de S libre 2. Diferencia de potencial eléctrico de membrana (ΔΨ = Ψdentro- Ψfuera) o potencialtransmembrana y transporte de iones Cdentro ΔG’ = RT ln + zF ΔΨ Cfuera Potencial de equilibrio: ΔΨ tal que ΔG’ = 0 (Cdentro ≠ Cfuera)

3. Acoplamiento a un proceso termodinámicamente favorecido ΔG’global = RT ln Cdentro Cfuera + zF ΔΨ + ΔG’favorecido

Así, según los principios termodinámicos y cinéticos enunciados, podemos preguntarnos:

1.¿Se puede producir transporte de soluto en contra de
sugradiente de concentración? Transporte concentrativo

2.¿A qué velocidad se produce el transporte?
Concepto de tiempo eficaz

Clasificación de los mecanismos de transporte de solutos a través de membranas
1. Transporte no mediado o difusión simple (Bicapa lipídica) (G´ < 0)

2. Transporte mediado (Proteínas de membrana)

2.1. T. M. Pasivo o difusión facilitada (G´ < 0) Transportadores  Canales 2.2. T. M. Activo (G´ > 0) 2.2.1.TMA Primario (ATP)  Bombas o ATPasas 2.2.2. TMA Secundario (Grad Na+)  Cotransporte con Na+

1. Transporte no mediado. Difusión simple
La difusión simple es un mecanismo de transporte no mediado: la sustancia atraviesa la membrana “disolviéndose” en los lípidos de la bicapa lipídica sin interaccionar con las proteínas de la membrana...