Transporte a través de la membrana PDF

Universidad Nacional del Cajamarca Facultad de Ciencias de la Salud La Célula: Transporte a través de la membrana Blgo. Psq. Ronald F. Zelada Mázmela M.Sc.PhD Mecanismos de transporte H2O...

Universidad Nacional del Cajamarca Facultad de Ciencias de la Salud La Célula: Transporte a través de la membrana Blgo. Psq. Ronald F. Zelada Mázmela M.Sc.PhD Mecanismos de transporte H2O ELECTROQUÍMICO GRADIENTE Energía (ATP) Energía calórica Difusión Difusión simple Ósmosis facilitada TRANSPORTE PASIVO TRANSPORTE ACTIVO  Transporte Pasivo En este transporte la energía propia de la célula (ATP) no participa directamente, hacen uso de fuentes externas de energía libre, en su mayor parte esta energía es térmica o calorífica. El movimiento del soluto se realiza a favor de un gradiente de concentración. Transporte Pasivo Difusión simple Difusión facilitada Osmosis 1. DIFUSIÓN SIMPLE.- Para que una sustancia (soluto) se movilice hacia el interior de la célula a través de la membrana, debe cumplir 02 condiciones: - Que exista un gradiente de concentración, es decir que la sustancia este en mayor concentración en el exterior de la célula. - La membrana debe ser permeable a la sustancia.  MEMBRANA L.E.C L.I.C GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN 2. DIFUSIÓN FACILITADA: Es el movimiento de moléculas a través de una membrana con la ayuda de moléculas acarreadoras (permeasas), las cuales se encuentran en la membrana. El movimiento de las moléculas es a favor de un gradiente de concentración y la energía requerida es energía térmica  Soluto “pong” “ping” L.E.C. Gradiente de concentración Difusión facilitada, la permeasa facilita el ingreso del soluto L.I.C.  3. ÓSMOSIS: Es el flujo del solvente (agua) a través de una membrana semipermeable a favor de un gradiente de concentración Ósmosis proviene de una raíz griega OSMOS = Impulso o empuje. Las células animales como vegetales se enfrentan a 02 problemas: la posibilidad de perder agua o ganarla en exceso. ÓSMOSIS H2O PLASMÓLISIS TURGENCIA H2O Medio Isotónico Medio Hipertónico Medio Hipotónico Medio Isotónico: Contiene la misma concentración de solutos que la célula. Por ello, las células permanecen estables. Medio Hipotónico: Es una solución con menor concentración de solutos que la del citoplasma. Por ejemplo si a un eritrocito se le coloca en este medio, el agua ganada por ósmosis sería excesiva y el glóbulo estallaría, literalmente. Cuando las células se encuentran hinchadas por el agua se denomina a este fenómeno como TURGENCIA. La turgencia se mantiene, solamente, cuando el potencial hídrico del suelo excede al potencial hídrico en las células de la planta. Medio Hipertónico: Es aquel en el cual la concentración de solutos es superior a la del interior de la célula. En este caso, la célula pierde rápidamente agua y la célula colapsa, proceso que se conoce como PLASMÓLISIS. Cuando el suelo pierde agua, la concentración de solutos aumenta, reduciendo el potencial hídrico en el suelo, lo que hace que el potencial hídrico en las raíces de las plantas aumente y origina pérdida de agua de las células, produciendo la marchitez de la planta. Esto puede asociarse, cuando se agrega demasiado fertilizante seco.  Transporte Activo Requiere energía química (ATP) y el proceso se caracteriza por: - El movimiento del soluto se realiza en contra de un gradiente de concentración o de difusión. - Consumo de energía en forma de ATP. Transporte Activo Transporte Activo Primario Transporte Activo Secundario  Transporte Activo Primario La energía viene de la hidrólisis de ATP y causa un cambio en la forma de la proteína de Transporte. Así, los solutos unidos a la proteína (iones) son “bombeados” a través de la membrana. Un ejemplo es la bomba de sodio y potasio  Na+ K+ ATP ADP Na+ K+ Se calculan que existen 200 a 300 bombas de Sodio / Potasio por célula, y que cada bomba puede movilizar 6 000 K+ / minuto  03 Na+ se L.I.C. sitúan en la 02 K+ son proteína Desfosforilación liberados P P ATP ADP 03 Na+ liberados Fosforilación al exterior y 02 K+ ocupan sus sitios https://www.youtube.com/watch?v=oQyZrd4RoH4 L.E.C.  Transporte Activo Secundario Depende de un gradiente iónico creado por el Transporte Activo Primario. La Energía almacenada en el gradiente iónico es usada indirectamente para conducir el transporte de otros solutos. Un ejemplo lo constituye la absorción de glucosa en el intestino.  Molécula transportada Ión cotransportado Transporte Sencillo Cotransporte UNIPORTE unidireccional Transporte de intercambio SIMPORTE ANTIPORTE Formas de transporte de moléculas por las proteínas transmembranales COTRANSPORTE  TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS: Las proteínas transportadoras determinan el paso de pequeñas moléculas pero no pueden transportar macromoléculas como proteínas, polinucleótidos o polisacáridos. Sin embargo, la mayoría de células son capaces de absorber y expulsar macromoléculas determinadas a través de la membrana plasmática, mediante la formación y fusión secuencial de vesículas rodeadas de membrana. Las células ingieren macromoléculas y partículas, formando prolongaciones de la membrana alrededor de la macromolécula, luego se invagina y estrangula formando una vesícula intracelular que contiene el material ingerido. Este proceso se conoce como ENDOCITOSIS que esta a su vez puede ser: Fagocitosis: Capacidad de ciertas células de englobar sustancias o material sólido visible (“célula comiendo”). Pinocitosis: Cuando la célula engloba sólo material disuelto (“célula bebiendo”). Endocitosis mediada por receptor. Cuando vesículas de secreción o vacuolas se fusionan a la membrana y expulsan los materiales, que contienen, al exterior se denomina EXOCITOSIS. FAGOCITOSIS: PINOCITISIS: ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES: EXOCITOSIS:  Lámina Media Pared Primaria Pared Secundaria PARED CELULAR  PARED CELULAR La pared celular es una capa rígida que se localiza en el exterior de la membrana plasmática en las células de bacterias, hongos, algas y plantas.  Protege los contenidos de la célula, da rigidez a la estructura celular, media en todas las relaciones de la célula con el entorno y actúa como compartimiento celular. Además, en el caso de hongos y plantas, define la estructura y otorga soporte a los tejidos. Entre las Embriófitas, las únicas células que no la tienen son los gametos masculinos y a veces los gametos femeninos. En las células vivas las paredes tienen un papel importante en actividades como absorción, transpiración, traslocación, secreción y reacciones de reconocimiento, como en los casos de germinación de tubos polínicos y defensa contra bacterias u otros patógenos. Inclusive en células muertas son funcionales las paredes celulares: en los árboles, la mayor parte de la madera y la corteza está formada sólo de paredes celulares, ya que el protoplasto muere y se degeneran.  ESTRUCTURA DE LA PARED CELULAR Presenta tres partes fundamentales: 1) la sustancia intercelular o lámina media, 2) La pared primaria y 3) La pared secundaria. La pared es secretada por la célula viva, de manera que la capa más vieja está hacia afuera, y la capa más joven hacia adentro junto al protoplasma, demarcando el lumen o cavidad celular  1.- Lámina media o sustancia intercelular Se inicia como "placa celular", en el momento de la división celular. Es amorfa y ópticamente inactiva. Se compone principalmente de compuestos pécticos : Pectatos de Ca y Mg, Protopectina y sustancias protéicas. Se descompone con facilidad, y cuando esto sucede el tejido se separa en células individuales. Ejemplos: cuando las manzanas se vuelven "harinosas" y en el proceso de "maceración". En tejidos leñosos generalmente la laminilla media está lignificada. En los tejidos adultos la laminilla media es difícil de identificar porque se vuelve extremadamente tenue. En consecuencia, las paredes primarias de dos células contiguas y la laminilla media que se halla entre ambas con microscopio óptico se observan como una unidad que se denomina lámina media compuesta.  2.- Pared Primaria Es mas gruesa que la lámina media. Es algo extensible, por lo que no impide el crecimiento celular. Se forma inmediatamente después de la división celular, antes de que la célula complete su crecimiento. Está asociada a protoplasmas vivos, por lo tanto los cambios que experimenta son reversibles.  Usualmente es delgada, pero puede alcanzar considerable grosor. Cuando las paredes son gruesas pueden mostrar una clara laminación debida a las variaciones en la composición de los sucesivos incrementos. Célula Vegetal con pared primaria y Se desarrolla durante toda la vida de granos de almidón la célula.  3.- Pared Secundaria Sigue a la pared primaria en orden de aparición. Es fuertemente refringente (refracta la luz) al microscopio debido a la alta proporción de celulosa. La pared secundaria de traqueidas y fibras, generalmente consta de tres capas con características físicas y químicas diferentes, que se denominan de afuera hacia adentro S1 (capa externa), S2 (capa medial o central), siendo esta la mas gruesa, y S3 (capa interna). Al formarse esta pared , cesa el crecimiento de las células, sobre todo se torna rígida. Presente sólo en algunos tipos celulares.  Subestructura De La Pared Celular La estructura de la pared ha sido intensamente estudiada por su importancia para la industria del papel y la industria textil. La pared está constituida por dos fases: a) Fase fibrilar o esqueleto b) Fase amorfa o matriz a). Fase Fibrilar.- Formada por celulosa, polisacárido cuyas moléculas son cadenas lineales de glucosa (unidas por enlaces ß 1-4) que pueden alcanzar 4 µm de longitud. Éstas se combinan en una disposición muy ordenada (mediante puentes de hidrógeno) que le otorga propiedades cristalinas, formando fibrillas elementales que se reúnen en microfibrillas visibles con microscopio electrónico. Los diseños formados por las microfibrillas son muy variables. En la pared primaria las fibrillas están entrelazadas, dispuestas aparentemente al azar. En la pared secundaria están dispuestas paralelamente. b) Fase Amorfa o Matriz.- Las hemicelulosas revisten las fibrillas de celulosa y cristalizan con ella, uniéndolas. Los mucílagos de la pared celular (por ejemplo del episperma de Linum) son especialmente ricos en polisacáridos no celulósicos. Los compuestos pécticos están formados por moléculas de ácido péctico unidas entre sí mediante puentes de Ca++. Las proteínas de la pared son ricas en los aminoácidos serina e hidroxiprolina, y están ligadas con azúcares como arabinosa, glucosa y galactosa. Se cree que dichas glucoproteínas actúan como elementos estructurales, porque forman cadenas que pueden ligar entre sí otros componentes. En la pared primaria es dominante En la pared secundaria domina la fase la matriz amorfa, formada por fibrilar (celulosa, 60%) y la matriz amorfa hemicelulosas y polisacáridos no está formada por hemicelulosas y lignina celulósicos. La fase fibrilar está (30%), los compuestos pécticos y las reducida al 8-25%. proteínas prácticamente desaparecen.  Comunicaciones Intercelulares Los protoplasmas de las células vegetales al estar rodeados de pared celular tendrían dificultad para intercambiar material y para funcionar armónicamente, si no fuera por la existencia de comunicaciones intercelulares: Plasmodesmos Son conexiones citoplasmáticas que atraviesan la pared celular entre células contiguas. Al hallarse unidos entre sí los protoplastos de las células vivas por medio de plasmodesmos, constituyen un simplasto único. El movimiento de sustancias a través de los plasmodesmos se denomina transporte simplástico. Las paredes celulares, los lúmenes de las células muertas y los espacios intercelulares que rodean al simplasto formando también un continuo, se contraponen bajo el nombre de apoplasto; el movimiento de sustancias en él se conoce como transporte apoplástico. Si se observa un plasmodesmo en sección transversal con MET (microscopio electrónico de transmisión), se ve una doble membrana: la externa es la membrana plasmática, rodeada por una delgada capa de calosa , la interna corresponde al desmotúbulo, que es un túbulo del retículo endoplasmático, entre ambas hay una manga citoplasmática. Los componentes de la cara interna de la biomembrana que forma el desmotúbulo se fusionan entre sí, de manera que el desmotúbulo no tiene lumen. El transporte entre célula y célula está limitado a la "manga citoplasmática" que rodea al desmotúbulo Puntuaciones (punteaduras o alvéolos) Las puntuaciones son discontinuidades en la deposición de la pared secundaria a nivel de un campo primario de puntuación, aunque también pueden diferenciarse en zonas donde no había campos primarios. Se distinguen dos tipos principales de puntuaciones: Puntuación simple.- La pared secundaria se interrumpe abruptamente. Se presenta en células parenquimáticas, fibras y esclereidas. Partes: la membrana de cierre o membrana alveolar formada por la laminilla media y pared primaria adelgazada; la cavidad de la puntuación formada por la discontinuidad en la deposición de la pared secundaria, a veces tapizada por una capa verrucosa. Si la pared secundaria es muy gruesa, la cavidad forma el canal de la puntuación, que va desde el lumen hasta la membrana de cierre. Como el tamaño del lumen se va reduciendo con el incremento en grosor de la pared, pueden fusionarse los canales de dos o más puntuaciones vecinas constituyendo entonces las llamadas puntuaciones ramificadas Puntuaciónes Areoladas.- Son aquellas en las que la pared secundaria, al depositarse, hace un reborde o aréola formando la cámara de la puntuación que se abre al lumen celular a través de la abertura de la puntuación. La forma de la última puede concordar o no con el contorno de la aréola. Son de estructura más compleja y más variada que las simples. Se presentan principalmente en fibrotraqueidas y elementos conductores del xilema. Cuando la pared secundaria es muy gruesa, se puede diferenciar además de la cámara, el canal de la puntuación, con la abertura interna hacia el lumen de la célula, y la abertura externa hacia la cámara de la puntuación. En las coníferas (gimnospermas) y algunas angiospermas (Oleaceae, Ulmaceae, Thymeleaceae) las puntuaciones areoladas presentan toro, un engrosamiento central secundario lignificado. La zona periférica llamada margo está formada sólo por las fibrillas dispuestas radialmente, ya que la matriz y la laminilla media han desaparecido por acción enzimática. En las angiospermas la membrana de cierre no presenta aberturas visibles al microscopio, y ofrece así una resistencia mayor al transporte del agua. Puntuaciones areoladas con toro en Madera de pino con puntuaciones corte y vista superficial areoladas con toro en vista superficial Perforaciones Es otro tipo de comunicación intercelular, en el que hay una interrupción de la pared primaria y laminilla media, además de la discontinuidad de pared secundaria. Se presenta en células de los tejidos de conducción, en los vasos del xilema, donde constituyen las placas de perforación En el curso de la vida de la célula vegetal su pared adquiere a menudo nuevas propiedades químicas y físicas, porque se intercalan en su interior o se superponen a ella nuevas sustancias químicamente distintas. Estas modificaciones son: - Lignificación: incrustación de lignina, lo que le da cierta dureza al vegetal pero es permeable. - Suberificación: Consiste en el depósito de gran número de finas laminas de suberina, impermeables al agua. Ejemplo: El Corcho. - Cutinización: Depósito de cutina sobre la superficie o interior de las membranas celulósicas. - Mineralización: Incrustaciones de sustancias inorgánicas minerales. Ejemplo: el sílice en las gramíneas, ciperáceas, urticáceas; carbonato de calcio en corales. Tiene función protectora y estructural. Otras incrustaciones: Formación de gomas y mucílagos.