Membrana Plasmática - Transporte PDF

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS FUNCIONES DE MEMBRANA 1. COMPARTIMENTACIÓN Las membranas son láminas continuas e ininterrumpidas y, como tales, inevitablemente encierran compartimientos. La membrana plasmática encierra el contenido de la célula completa, mientras que las membranas nuclear...

DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS FUNCIONES DE MEMBRANA 1. COMPARTIMENTACIÓN Las membranas son láminas continuas e ininterrumpidas y, como tales, inevitablemente encierran compartimientos. La membrana plasmática encierra el contenido de la célula completa, mientras que las membranas nucleares y citoplásmicas encierran diversos espacios intracelulares. Los diversos compartimientos de una célula unidos a la membrana poseen contenidos marcadamente diferentes. La compartimentación de la membrana permite que las actividades especializadas continúen sin interferencia externa, y permite la regulación independiente de las actividades celulares.  DESCRIPCIÓN GENERAL DE LAS FUNCIONES DE MEMBRANA 2. PLATAFORMA PARA ACTIVIDADES BIOQUÍMICAS. Las membranas no solo encierran compartimientos, sino que ellas mismas son también un compartimiento diferente. Para los reactivos que flotan libremente en disolución, las interacciones dependende colisiones aleatorias. Por el contrario, los componentes que están incrustados en una membrana ya no flotan libremente y se pueden ordenar para una interacción efectiva 3. Proporcionar una barrera permeable selectiva Las membranas evitan el intercambio irrestricto de moléculas de un lado a otro. Al mismo tiempo, las membranas proporcionan los medios de comunicación entre los compartimientos que separan. La membrana plasmática que rodea a una célula se puede comparar con un foso alrededor de un castillo: ambos sirven como una barrera general, pero ambos tienen “puentes” con compuertas que promueven el movimiento de elementos selectos dentro y fuera del espacio vital encerrado. 4. Transporte de solutos La membrana plasmática contiene la maquinaria para transportar físicamente sustancias desde un lado a otro de ella, a menudo desde una región donde el soluto se envía a baja concentración a una región donde ese soluto está presente a una concentración mucho mayor. La maquinaria de transporte de la membrana permite que una célula acumule sustancias como azúcares y aminoácidos, necesarias para alimentar su metabolismo y construir sus macromoléculas. La membrana plasmática también puede transportar iones específicos, estableciendo así gradientes iónicos a través de sí misma. Esta capacidad es especialmente crítica para las células nerviosas y musculares. 5. Respuesta a estímulos externos. La membrana plasmática desempeña un papel crítico en la respuesta de una célula a estímulos externos, un proceso conocido como transducción de señales. Las membranas poseen receptores que se combinan con moléculas específicas (ligandos) o responden a otros tipos de estímulos, como la luz o la tensión mecánica. Diferentes tipos de células tienen membranas con diferentes receptores, y por tanto son capaces de reconocer y responder a diferentes estímulos ambientales. La interacción de un receptor de membrana plasmática con un estímulo externo puede provocar que la membrana genere una señal que estimule o inhiba las actividades internas. Por ejemplo, las señales generadas en la membrana plasmática pueden decirle a una célula que fabrique más glucógeno, se prepare para la división celular, se mueva hacia una concentración mayor de un compuesto particular, libere calcio de las reservas internas, o posiblemente que se suicide. Interacción intercelular. Situada en el borde exterior de cada célula viva, la membrana plasmática de los organismos multicelulares media las interacciones entre una célula y sus vecinos. La membrana plasmática permite a las células reconocerse y señalizarse entre sí, adherirse cuando sea apropiado, e intercambiar materiales e información. Las proteínas dentro de la membrana plasmática también pueden facilitar la interacción entre los materiales extracelulares y el citoesqueleto intracelular. Transformación de energía. Las membranas están íntimamente involucradas en los procesos mediante los cuales un tipo de energía se convierte en otro (transformación de energía). La transformación de energía más básica ocurre durante la fotosíntesis, cuando los pigmentos unidos a la membrana absorben la energía de la luz solar, esta se convierte en energía química y se almacena en los carbohidratos. Las membranas también están involucradas en la transferencia de energía química de carbohidratos y grasas al ATP. En las eucariotas, la maquinaria para estas conversiones de energía está contenida en las membranas de cloroplastos y mitocondrias. TRANSPORTE TRANSPORTE PASIVO El transporte pasivo no requiere energía (ATP) y ocurre a favor del gradiente de concentración. DIFUSIÓN SIMPLE DIFUSIÓN Ósmosis FACILITADA Movimiento de moléculas Proteínas (MTP, pequeñas (como De canal, Movimiento de O₂ y CO₂) a Bomba) Agua través de la membrana.  Proteína de canal cerrado se abre en respuesta a un estímulo En un canal cerrado, el ligando tiene que unirse al TMP para provocar un cambio de forma que abre el canal. Sólo entonces la sustancia polar puede moverse cuando el canal está abierto. DIFUSIÓN FACILITADA Utiliza una proteína de canal para permitir que un componente descienda por su gradiente de concentración (difusión). Ejemplo: Si se tratara de canales de glucosa, insertados temporalmente en la membrana plasmática como parte de la vía de la insulina, la molécula violeta sería glucosa. Debido a que la proteína transportadora permite el movimiento de la glucosa debido a la difusión, la concentración de glucosa dentro de la célula se nivela cuando todas las proteínas transportadoras están ocupadas.  Mecanismos de Transporte de Membrana Difusión Difusión a Difusión Transporte Simple través de Facilitada Activo Canal Requiere No No No Si Eenergía (ATP) Fuerza Gradiente de Gradiente de Gradiente de Hidrólisis de Concentración Concentración Concentración ATP Requiere NO SI SI SI Proteína de Membrana Especificidad No SI SI SI BOMBA SODIO – POTASIO  El voltaje de la membrana, también conocido como potencial de membrana, es la diferencia de carga eléctrica a través de la membrana de una célula. En las células nerviosas y musculares, el voltaje de la membrana en reposo suele ser de aproximadamente -70 milivoltios (mV). Esto significa que el interior de la célula es más negativo que el exterior. Este estado se mantiene principalmente por la bomba de sodio-potasio, que transporta sodio fuera de la célula y potasio dentro. Cambio de Voltaje 1.Cuando una célula recibe un estímulo (como una señal nerviosa), el voltaje de la membrana puede cambiar. Por ejemplo, durante un potencial de acción, el voltaje puede aumentar y volverse positivo debido a la entrada de sodio (despolarización). 2.Después, el voltaje regresa a su estado normal cuando los canales de sodio se cierran y los de potasio se abren (repolarización).  El voltaje de la membrana es crucial para transmitir señales en el sistema nervioso y para activar la contracción en el músculo. Permite que las células respondan a estímulos y se comuniquen entre sí.  Tipos de Proteína en Transporte Activo Uniportador. Antiporte Simportador Transporta 2 Transporta dos transporta una sustancia en una sustancias diferentes sustancias diferentes dirección en la misma en direcciones dirección. opuestas.  Utiliza este gradiente TRANSPORTE SECUNDARIO para mover otras sustancias (como glucosa o aminoácidos) en contra de su propio gradiente de concentración. Un ejemplo común es el transporte de glucosa en el intestino, donde el sodio se transporta hacia adentro de la célula (siguiendo su gradiente) mientras que la glucosa se transporta al mismo tiempo (en contra de su gradiente). El transporte activo secundario es crucial para la absorción de nutrientes y la regulación de iones, permitiendo que las células mantengan condiciones internas adecuadas para su PRINCIPIO DE TRANSPORTE SECUNDARIO El cotransporte implica el movimiento de dos sustancias en la misma dirección a través de la membrana.  POTENCIAL DE ACCIÓN : Ocurre cuando hay un cambio en el voltaje de la membrana de una célula, debido al movimiento de iones como el sodio (Na⁺) y el potasio (K⁺) a través de canales iónicos específicos. Señal todo o nada: Si el estímulo alcanza un umbral mínimo, el potencial de acción ocurre completamente. Si no alcanza ese umbral, no se genera un potencial de acción. No existen "potenciales parciales". Propagación: Una vez que se genera, el potencial de acción viaja a lo largo de la membrana, propagándose rápidamente desde una región a otra (como por el axón de una neurona o a lo largo de una fibra muscular). EJEMPLO Cotransporte (Simporte) Cotransportador de sodio y glucosa (SGLT, Sodium- Glucose Linked Transporter), que se encuentra en el intestino y los riñones. En este caso: El sodio (Na⁺) se mueve a favor de su gradiente hacia el interior de la célula. La glucosa se "aprovecha" de esta energía y se mueve Este mecanismo permite que el cuerpo absorba junto con el sodio hacia el eficientemente glucosa desde el intestino, incluso interior de la célula, en cuando la concentración de glucosa es mayor en el contra de su gradiente de interior de la célula. concentración. Contratransporte (Antiporte): En el contratransporte, las dos sustancias se mueven en direcciones opuestas a través de la membrana. EJEMPLO Intercambiador de sodio- calcio (NCX, Sodium- Calcium Exchanger) El sodio (Na⁺) entra en la célula a favor de su gradiente. Al mismo tiempo, el calcio Este mecanismo es esencial para eliminar calcio de las células, especialmente en las (Ca²⁺) es expulsado de la células del corazón y músculos, donde el calcio célula en contra de su juega un papel crucial en la contracción gradiente. muscular. Diferencia con el Transporte Activo Primario: Transporte activo primario: Utiliza directamente ATP para mover sustancias en contra de su gradiente de concentración. Ejemplo: la bomba sodio-potasio (Na⁺/K⁺ ATPasa). Transporte secundario: Usa la energía almacenada en el gradiente electroquímico (creado por el transporte activo primario) para mover otras sustancias en contra de su gradiente de concentración. Importancia del Transporte Secundario En el intestino, cotransportadores como el de Absorción de nutrientes sodio-glucosa permiten que la glucosa y otros nutrientes sean absorbidos desde el lumen intestinal hacia la sangre. El contratransporte, como el intercambiador sodio- Regulación de iones calcio, es fundamental para mantener niveles bajos de calcio en el citoplasma, crucial para el funcionamiento del músculo cardíaco y esquelético. Contribuye al equilibrio de nutrientes, iones y otras moléculas dentro de las células, facilitando Homeostasis celular procesos esenciales como la contracción muscular y la transmisión nerviosa. MECANISMO DE CONTRACCIÓN MUSCULAR Está estrechamente relacionado con el transporte secundario, específicamente en el contexto del transporte de calcio (Ca²⁺), que es crucial para la contracción y relajación del músculo. El mecanismo de contracción del MÚSCULO es un proceso complejo que involucra varias etapas clave y está íntimamente relacionado con el transporte de membrana.  Durante la contracción, la miosina tira de la actina para acortar el músculo, utilizando energía (ATP). Durante la relajación, las dos proteínas se separan porque ya no hay calcio, y el músculo se alarga de nuevo.  2. Unión del calcio con la 1. Entrada de calmodulina calcio (Ca²⁺) (CaM) Ca²⁺-CaM. 3. Activación de 4. Fosforilación la enzima MLCK de la miosina (quinasa de cadena ligera de Esto activa la ATPasa miosina) de la miosina 5. Contracción muscular La miosina activa interactúa con  2. 1. Expulsión Disociación de calcio del (Ca²⁺) complejo Expulsado de la célula o es Ca²⁺-CaM devuelto al retículo sarcoplásmico, utilizando ATP. 4. 3. Relajación Activación muscular de la miosina La miosina inactiva, ya no puede interactuar con la actina, lo que fosfatasa remueve los grupos fosfato reduce la tensión muscular y de la miosina, permite que el músculo se relaje. inactivándola. Despolarización (entrada de calcio y contracción muscular) Cuando llega una señal nerviosa para que el músculo se contraiga, se abren canales de sodio (Na⁺) en la membrana celular. El sodio entra rápidamente en la célula, haciendo que el interior de la célula se vuelva más positivo (despolarización). Este cambio en la carga de la membrana desencadena la liberación de calcio (Ca²⁺) desde el retículo sarcoplásmicohacia el citoplasma. Después de que el músculo se contrae, la célula debe volver a su estado inicial para prepararse para la próxima señal. Este proceso se llama repolarización.Durante la repolarización:Los canales de sodio se cierran y se abren los canales de potasio (K⁺), permitiendo que el potasio salga de la célula. Esto ayuda a que el interior de la célula vuelva a ser más negativo.  Ósmosis – se refiere al movimiento del agua a través de una membrana biológica; Puede modificar las formas de las celdas Osmosis en los Eritrocitos: Solución Isotónica: Descripción: Cuando los eritrocitos están en un medio con la misma concentración de solutos que el interior de la célula (aproximadamente 0.9% de NaCl). Efecto: No hay movimiento neto de agua, y los eritrocitos mantienen su forma y funcionalidad normal. Solución Hipertónica: Descripción: En una solución con mayor concentración de solutos (por ejemplo, 2% de NaCl). Efecto: El agua se mueve fuera de los eritrocitos hacia el exterior para equilibrar las concentraciones. Como resultado, los eritrocitos se deshidratan y se arrugan, un proceso llamado crenación. Esto puede afectar su capacidad para transportar oxígeno eficientemente. Solución Hipotónica: Descripción: En una solución con menor concentración de solutos (por ejemplo, 0.5% de NaCl). Efecto: El agua se mueve hacia el interior de los eritrocitos, provocando que se hinchen. Si la concentración de agua sigue aumentando, los eritrocitos pueden estallar en un proceso conocido como hemólisis. Esto interfiere con su función de transporte de oxígeno. https://youtu.be/yzkohlVwaB8?si=UQmvXYBT8ZlaLKJa BOMBA SODIO POTASIO https://www.youtube.com/watch?v=g2z2DtdhhBc TRANSPORTE EN MASA