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UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Julio César Luis Sánchez Médico cirujano ...

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Fosfolípidos (anfipáticos) Interacciones principales bloques estructurales -En colas de acilos grasos -Fosfoglicéridos (Más comunes) (ácidos grasos), hidrofóbas, -Colesterol apolares: Van der Waals. -Glucolípidos -Cabezas polares: enlaces de hidrógeno e iónicos. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL PROPIEDADES -Virtualmente impermeables a solutos hidrofílicos -Estabilidad -Formación de compartimentos cerrados Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Fosfolípido: cualquier 3 CLASES PRINCIPALES DE LÍPIDOS lípido anfipático con un grupo cabeza de base fosfato y una cola -Fosfoglicéridos (todos son fosfolípidos) hidrófoba con 2 -Esfingolípidos (algunos son fosfolípidos) cadenas. -Esteroles (ninguno es fosfolípido) Diacilglicerol: Glicerol y 2 cadenas de acilos grasos Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL -Fosfoglicéridos (todos son fosfolípidos) -Esfingolípidos (algunos son fosfolípidos) -Esteroles (ninguno es fosfolípido) Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Plasmalógenos: Una FOSFOGLICÉRIDOS cadena de acilo graso unida al glicerol, contienen los mismos -Fosfatidilcolina (colina) grupos en la cabeza que -Fosfatidiletanolamina (etanolamina) otros Fosfoglicéridos. -Fosfatidilserina (serina) -Fosfatidilinositol (inositol) Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL ESFINGOLÍPIDOS -Esfingomielinas (fosfocolina) son fosfolípidos. -Glucolípidos (glucoesfingolípidos) como el glucocerebrósido (glucosa) No son fosfolípidos. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL ESTEROLES (Hidrocarburo isoprenoide de 4 anillos) COLESTEROL COLESTEROL Es anfipático, pero más Precursor de : hidrofóbico -Ácidos biliares -Hormonas esteroideas -Vitamina D Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL En ausencia de proteínas los El grado de fluidez fosfolípidos y esfingolípidos depende de de la bicapa rotan y se desplazan lateralmente -La composición de lípidos LÍPIDOS Y PROTEÍNAS SE -La estructura de las colas MUEVEN LATERALMENTE hidrófobas de los fosfolípidos EN LAS BIOMEMBRANAS -La temperatura Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Fluidez de la bicapa MÁS FLUIDAS MENOS FLUIDAS Cortas cadenas de acilos grasos Largas cadenas de acilos Pliegues en las cadenas de acilos grasos grasos cis-insaturadas Cadenas saturadas lineales Fosfatidiletanolamina Colesterol Fosfatidilserina Esfingomielina Fosfatidilinositol Fosfatidilcolina Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Curvatura, propiedad dependiente de la composición de lípidos de una bicapa, que depende de los tamaños relativos de los grupos de las cabezas polares y de las colas no polares SM Esfingomielina PC Fosfatidilcolina PE Fosfatidiletanolamina Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Formadas por colesterol y Balsas lipídicas: esfingolípidos (esfingomielina) y proteínas Pueden ser desarmadas mediante metil-β- Ponen en estrecha proximidad muchas ciclodextrina, que extrae de modo específico el proteínas clave y estabilizan sus colesterol de las interacciones, y así facilitar la señalización mediante receptores de la membranas, o con superficie celular y la posterior activación antibióticos como la de los procesos en el citosol filipina Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Las células almacenan los excesos de lípidos en gotitas lipídicas Son estructuras vesiculares, compuestas por ésteres de Gotitas lipídicas colesterol y triglicéridos, que se originan en el Retículo Endoplasmático y cumplen una función de almacenamiento de lípidos. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Gotitas lipídicas Biogénesis Comienza con la deslaminación de la bicapa lipídica del RE (Retículo Endoplasmático), a través de la inserción de triglicéridos y ésteres de colesterol. La “lente” de lípidos continúa creciendo por inserción de más lípidos hasta que, finalmente, una gotita lipídica se parte por escisión del RE. Después, la gotita citoplasmática resultante queda rodeada por una monocapa de fosfolípidos Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LA BICAPA LIPÍDICA: COMPOSICIÓN Y ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Integrales (transmembrana): atraviesan una bicapa fosfolipídica y PROTEÍNAS DE LA comprenden 3 segmentos (Citosólico, Intramembrana y MEMBRANA exoplasmático) Ancladas a los lípidos: Están unidas mediante enlaces covalentes a una o más moléculas de Integrales lípido. La cola hidrófoba del lípido unido está incluida en una laminilla (transmembrana) de la membrana y la ancla la proteína. La propia cadena polipeptídica Ancladas a los no ingresa en la bicapa fosfolipídica. lípidos Periféricas: No entran en contacto directo con el núcleo Periféricas hidrófobo de la bicapa fosfolipídica. Están unidas a la membrana en forma indirecta mediante interacciones con las proteínas de la membrana ancladas a los lípidos o integrales, o directamente a través de interacciones con los grupos de las cabezas de los lípidos. PUEDEN SER CITOSÓLICAS O EXOPLASMÁTICAS. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS FUNCIONES SEGÚN Superficie extracelular: se unen a las moléculas extracelulares, LA UBICACIÓN DE incluso las proteínas externas de señalización, los iones y SUS DOMINIOS pequeños metabolitos (p. ej., glucosa, ácidos grasos), así como las proteínas de otras células o del ambiente externo. Intramembrana: Formación de los canales y los poros, a través de los cuales se desplazan las moléculas y los iones hacia el En Superficie interior y el exterior de la célula, organizar múltiples proteínas extracelular de la membrana en ensamblajes de mayor tamaño, dentro del En Intramembrana plano de la membrana En Cara citosólica Cara citosólica: anclaje de proteínas del citoesqueleto a la membrana hasta el desencadenamiento de las vías de señalización intracelular o la síntesis de ATP. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS LA MAYORÍA DE LAS PROTEÍNAS TRANSMEMBRANA Ejemplos de proteínas TIENEN HÉLICES Α QUE SE EXTIENDEN A TRAVÉS DE transmembrana: LA MEMBRANA -Glicoforina A -Receptores acoplados a la proteína G Hélice α hidrófoba -Acuaporinas Predomina dentro de las estructuras plegadas en -Receptor de células T para los dominios transmembrana de las proteínas antígenos. integrales de la membrana Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Glicoforina A: típica proteína transmembrana de paso único. Contiene solo una hélice α transmembrana que se asocia con la hélice transmembrana de otra glicorina A Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Receptores acoplados a la proteína G (Ej. Bacteriorrodopsina): son Proteínas de membrana de multipaso: definido por 7 hélices α transmembrana Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Acuaporinas: transportan agua, glicerol y otras moléculas hidrófilas a través de las biomembranas; proteínas transmembrana multipaso. Son tetrámeros de cuatro subunidades idénticas. Cada una de las cuatro subunidades tiene seis hélices α que se extienden a través de la membrana. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Receptor de células T para antígenos: constituye un caso puntual: está compuesto por cuatro dímeros separados, cuyas interacciones son impulsadas por interacciones entre las cargas de las hélices α en la “profundidad” adecuada del núcleo hidrocarbonado de la bicapa lipídica. Pueden contribuir a guiar el ensamblaje de las proteínas multiméricas de la membrana. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Porinas: son una clase de proteínas transmembrana. Son trímeros de subunidades idénticas. En cada subunidad, 16 hebras β forman una lámina que se retuerce para dar una estructura que tiene forma de barril, con un poro central. Tiene un interior hidrófilo y un exterior hidrófobo; los grupos que enfrentan el exterior son hidrófobos y forman una banda con forma de cinta no polar que rodea el exterior del barril. Esta banda hidrófoba interactúa con los grupos acilo grasos de los lípidos de la membrana o con otros monómeros de porina. Las cadenas laterales que enfrentan el interior son predominantemente hidrófilas; tapizan el poro por el cual pequeñas moléculas hidrosolubles se extienden a través de la membrana. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  LAS PROTEÍNAS DE MEMBRANA: ESTRUCTURA Y FUNCIONES BÁSICAS Los lípidos unidos mediante enlaces covalentes anclan algunas proteínas a las membranas Un grupo de proteínas citosólicas están ancladas a la cara citosólica de una membrana por un grupo acilo graso (p. ej., miristato o palmitato) mediante enlaces covalentes a un residuo de glicina N-terminal, una modificación denominada acilación Un segundo grupo de proteínas citosólicas son ancladas a las membranas por una cadena hidrocarbonada unida a un residuo de cisteína C-terminal, una modificación denominada prenilación Las proteínas de la superficie celular y algunas proteínas especializadas (proteoglucanos) se unen a la cara exoplasmática de la membrana plasmática por medio de un tercer tipo de grupo ancla, el glucosilfosfatidilinositol (GPI) Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II FOSFOLÍPIDOS, ESFINGOLÍPIDOS Y COLESTEROL: SÍNTESIS Y DESPLAZAMIENTO INTRACELULAR Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  Fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol: síntesis y desplazamiento intracelular Los ácidos grasos son ensamblados por varias enzimas Los ácidos grasos libres o no esterificados importantes a partir de bloques estructurales de dos carbonos (los no unidos a una CoA) se unen a proteínas de unión de ácidos grasos (FABP), Los ácidos grasos se sintetizan a partir del bloque estructural pertenecientes a un grupo de pequeñas de dos carbonos acetato, CH3COO–. En las células, tanto el proteínas citosólicas que actúan como acetato como los intermediarios de la biosíntesis de los ácidos chaperonas para facilitar el desplazamiento grasos se esterifican a la gran molécula hidrosoluble intracelular de muchos lípidos. denominada coenzima A (CoA), como lo ejemplifica la estructura de la acetil-CoA. Los ácidos grasos saturados (sin dobles enlaces carbono- carbono) que contienen 14 o 16 átomos de carbono son sintetizados a partir de la acetil-CoA por dos enzimas, la acetil- CoA carboxilasa y la sintasa de ácidos graso. Las enzimas desaturasas, también localizadas en el RE, introducen dobles enlaces en posiciones específicas en algunos ácidos grasos para dar ácidos grasos insaturados Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  SÍNTESIS DE FOSFOLÍPIDOS EN LA MEMBRANA DEL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO La síntesis posterior de fosfolípidos, como la de los Paso 1: dos ácidos grasos de la acil graso-CoA fosfoglicéridos, es efectuada por enzimas asociadas son esterificados al esqueleto de glicerol con la cara citosólica de la membrana del RE, por lo fosforilado, para formar ácido fosfatídico cuyas general el RE liso, en células animales; a través de los dos cadenas hidrocarbonadas largas anclan la siguientes pasos: molécula a la membrana. Paso 2: una fosfatasa convierte el ácido Las acilo graso CoA, glicerol 3-fosfato y los fosfatídico en diacilglicerol. precursores de los grupos polares de las cabezas se Paso 3: se transfiere un grupo de la cabeza polar unen y luego se insertan en la membrana del RE (p. ej., fosforilcolina) desde la citosina difosfocolina (CDP-colina) al grupo hidroxilo Una vez sintetizados sobre el RE, los fosfolípidos son expuesto. transportados a otros orgánulos y a la membrana Paso 4: las proteínas flipasa catalizan el plasmática. desplazamiento de los fosfolípidos desde la laminilla citosólica en la cual se han formado La síntesis de algunos esfingolípidos también puede inicialmente hasta la laminilla exoplasmática. tener lugar en las mitocondrias. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  SÍNTESIS DE FOSFOLÍPIDOS EN LA MEMBRANA DEL RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  Vía de biosíntesis del colesterol El colesterol es sintetizado por enzimas en el citosol y la membrana del RE El paso de control de la velocidad regulada en la biosíntesis del colesterol es la conversión de β- hidroxi-β-metilglutaril CoA (HMG-CoA) en ácido mevalónico por la HMG-CoA reductasa, una proteína de la membrana del RE. Después, el mevalonato se convierte a isopentenil pirofostato (IPP), que tiene la estructura isoprenoide básica de cinco carbonos. El IPP se puede convertir en colesterol y muchos otros lípidos, a menudo a través de los intermediarios poliisoprenoides mostrados. Se indican algunos de los numerosos compuestos derivados de los intermediarios isoprenoides y el propio. Cuando los niveles de colesterol en la membrana del RE son elevados 2 proteínas integrales de la membrana del RE (la Insig-1 y la Insig-2). induce la ubicuitilación de la HMG-CoA reductasa y su degradación. Estatinas medicamentos contra la ateroesclerosis. Estos fármacos se unen a la HMG-CoA reductasa e inhiben en forma directa su actividad, lo que desciende la biosíntesis del colesterol. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023. Mecanismos propuestos del transporte de colesterol y de los fosfolípidos entre las membranas Mecanismos propuestos del transporte de colesterol y de los fosfolípidos entre las membranas. En el mecanismo (a), las vesículas transfieren lípidos entre las membranas. En el mecanismo (b), la transferencia de lípidos es una consecuencia del contacto directo entre las membranas, mediado por proteínas incluidas en ellas. En el mecanismo (c), la transferencia es mediada por pequeñas proteínas solubles de transferencia de lípidos. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Solo los gases, como O2 y CO2 , y las pequeñas moléculas polares sin carga, como la urea y el etanol, pueden moverse con facilidad por difusión simple a través de una membrana artificial compuesta por fosfolípidos puros o fosfolípidos y colesterol Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Tres clases principales de proteínas de membrana transportan las moléculas y los iones a través de las biomembranas: CANALES, TRANSPORTADORES, BOMBAS IMPULSADAS POR ATP. Los canales transportan agua, iones específicos o moléculas hidrofílicas pequeñas a través de las membranas a favor de sus gradientes de concentración o de potencial eléctrico. Como este proceso requiere proteínas de transporte, pero no energía, en ciertas ocasiones se lo conoce como transporte pasivo o difusión facilitada. Se clasifican en 2 tipos: Canales sin compuerta: permanecen abiertos la mayor parte del tiempo. Canales con compuerta: En el que una “compuerta” proteica alternativamente bloquea el canal o libera el camino para abrirlo. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Tres clases principales de proteínas de membrana transportan las moléculas y los iones a través de las biomembranas: CANALES, TRANSPORTADORES, BOMBAS IMPULSADAS POR ATP. Transportadores (acarreadores): Movilizan una gran variedad de iones y moléculas a través de las membranas celulares, a una velocidad más lenta que los canales. Se han identificado tres tipos de transportadores: Los uniportadores: transportan un Antiportadores y los simportadores acoplan el movimiento de un tipo solo tipo de molécula a favor de su de ion o molécula en contra de su gradiente de concentración. Con gradiente de concentración (glucosa frecuencia, estas proteínas se denominan cotransportadoras, en y los aminoácidos en células referencia a su capacidad para transportar dos o más solutos mamíferas). A veces se denominan simultáneamente. TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO transportadores facilitados Simportador: con el movimiento de uno o más iones diferentes a favor (movimiento a favor de un de su gradiente de concentración en la misma gradiente de concentración o Antiportador: con el movimiento de uno o más iones diferentes a electroquímico). diferente dirección de su gradiente de concentración en la misma. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Tres clases principales de proteínas de membrana transportan las moléculas y los iones a través de las biomembranas: CANALES, TRANSPORTADORES, BOMBAS IMPULSADAS POR ATP. Bombas impulsadas por ATP (o simplemente bombas) son ATPasas. Estas bombas utilizan la energía de la hidrólisis del ATP para movilizar iones o moléculas pequeñas a través de una membrana en contra de un gradiente de concentración química, un potencial eléctrico o ambos. Este proceso, conocido como TRANSPORTE ACTIVO. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  GENERALIDADES DEL TRANSPORTE TRANSMEMBRANA Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA Y AGUA Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA Y AGUA El transporte con uniportador es más rápido y más específico que la difusión simple Uniporte: transporte mediado por proteína de un solo tipo de molécula, como la glucosa u otras moléculas hidrofílicas pequeñas, a favor de un gradiente de concentración (de esto depende la dirección) a través de una membrana celular. Ejemplo de uniportador GLUT1 Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA Y AGUA La presión osmótica provoca el movimiento de agua a través de las membranas Ósmosis o flujo osmótico: El agua se mueve de modo espontáneo “cuesta abajo” a través de una membrana semipermeable desde una solución de baja concentración de soluto (concentración de agua relativamente elevada) hacia una de mayor concentración de soluto (concentración de agua relativamente baja). Presión osmótica: presión hidrostática requerida para detener el flujo neto de agua a través de una membrana que separa soluciones de diferente concentración. En otras palabras, la presión osmótica equilibra la fuerza termodinámica impulsada por entropía del gradiente de concentración de agua. En este contexto, la “membrana” puede ser una capa de células o una membrana plasmática permeable al agua, pero no a los solutos que contiene. La presión osmótica es directamente proporcional a la diferencia de concentración del número total de moléculas de soluto a cada lado de la membrana. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA Y AGUA La presión osmótica provoca el movimiento de agua a través de las membranas Células en solución isotónico: Igual concentración de solutos y una fuerza osmótica similares a las del citosol. Células en una solución hipertónica: Más soluto en Células en solución hipotónica: Menos soluto en la la solución que en el interior de la célula (en la cual solución que en el interior de la célula (en la cual la la concentración de solutos que no penetran la concentración de solutos que no penetran la membrana es membrana es más alta que en el citosol), las células más baja que en el citosol), las células se hinchan debido al se encogen a medida que el agua del citosol sale de flujo osmótico de agua hacia el interior. la célula por flujo osmótico. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  TRANSPORTE FACILITADO DE GLUCOSA Y AGUA Las acuaporinas incrementan la permeabilidad al agua de las membranas celulares Los canales de acuaporina son selectivos para las moléculas de agua, a las que transportan en cualquier dirección dependiendo del gradiente osmótico Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II BOMBAS IMPULSADAS POR ATP Y AMBIENTE IÓNICO INTRACELULAR Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  BOMBAS IMPULSADAS POR ATP Y AMBIENTE IÓNICO INTRACELULAR Estas proteínas comúnmente son ATPasas, pero por lo general no hidrolizan ATP para formar ADP y Pi, a menos que se transporten simultáneamente iones u otras moléculas. Dado este estrecho acoplamiento entre la hidrólisis de ATP y su transporte, la energía almacenada en el enlace fosfoanhídrido no se disipa como calor, sino que se emplea para mover iones u otras moléculas cuesta arriba, en contra de un gradiente electroquímico. Estas son: Bombas clase P Bombas clase V Bombas clase F Bombas clase F Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  BOMBAS IMPULSADAS POR ATP Y AMBIENTE IÓNICO INTRACELULAR Las localizaciones de las bombas específicas están indicadas debajo de cada clase. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  BOMBAS IMPULSADAS POR ATP Y AMBIENTE IÓNICO INTRACELULAR Una ATPasa de Ca clase P localizada en la membrana del sarcoplasmático (RS) del músculo esquelético bombea Ca desde el citosol hacia atrás, al interior de la luz del RS, e induce de esta manera la relajación muscular. Todas las ATPasas clase V transportan solamente iones H+. Estas bombas protónicas, presentes en las membranas de lisosomas, endosomas y vacuolas de los vegetales, funcionan para acidificar la luz de estos orgánulos. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II CANALES IÓNICOS SIN COMPUERTA Y POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  CANALES IÓNICOS SIN COMPUERTA Y POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Proteínas canal que permiten que los principales iones celulares (Na + , K+ , Ca 2+ y Cl–) se muevan por estos a diferentes velocidades a favor de sus gradientes de concentración. Las bombas y los canales iónicos funcionan en conjunto para generar una diferencia de voltaje o potencial eléctrico a través de la membrana plasmática. Las bombas iónicas impulsadas por ATP generan diferencias en las concentraciones iónicas por la membrana plasmática, y los iones se mueven selectivamente a través de los canales iónicos a favor de estos gradientes de concentración. Todas las proteínas de canal tienen dominios transmembrana que crean un pasaje o poro hidrofílico por el cual pasan los iones que atraviesan la membrana. El tamaño del poro y la composición de los aminoácidos que lo revisten determinan el tipo de iones transportados a través del canal. Al permitir el pasaje de iones selectivos por la membrana, los canales funcionan para generar un potencial eléctrico estrechamente controlado a través de la membrana. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  CANALES IÓNICOS SIN COMPUERTA Y POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO El potencial de membrana en reposo en las células animales depende en gran medida del flujo de iones K + a través de los canales de K + abiertos El potencial de membrana en reposo de las células ani- males es el resultado de la acción combinada de la bomba de Na+/K+ impulsada por ATP, que establece gradientes de concentración de Na + y K+ a través de la membrana, y los canales de K+ en reposo que permiten el movimiento selectivo de iones K+ a favor de su gradiente de concentración a través del medio externo. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  CANALES IÓNICOS SIN COMPUERTA Y POTENCIAL DE MEMBRANA EN REPOSO Los canales iónicos son selectivos para ciertos iones en virtud de un filtro de selectividad molecular La especificidad iónica de las proteínas del canal de K+ se debe principalmente a la unión del ion K+ deshidratado con ocho átomos de oxígeno del carbonilo de aminoácidos específicos en los segmentos P, que bajan la energía de activación para el paso de los K+ seleccionados, comparados con Na + u otros iones. Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023.  UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIAPAS FACULTAD DE MEDICINA HUMANA DR. MANUEL VELASCO SUÁREZ C-II COTRANSPORTE POR SIMPORTADORES Y ANTIPORTADORES Julio César Luis Sánchez Médico cirujano  COTRANSPORTE POR SIMPORTADORES Y ANTIPORTADORES Un antiportador aniónico es esencial para transportar CO2 en los eritrocitos Lodish, Berk, Kaiser, Krieger, Bretscher, Ploegh. Biologìa Celular y Molecular. Editorial médica Panamericana, Edición 9. México, 2023. GRACIAS