Biologia Cel·lular - Tema 3 - Transport de Molècules a través de la Membrana PDF

BIOLOGIA-CELLULAR-TEMA-3.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transf...

BIOLOGIA-CELLULAR-TEMA-3.pdf user_4320436 Biología Celular 1º Grado en Biología Facultad de Biociencias Universidad Autónoma de Barcelona Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 BIOLOGIA CEL·LULAR Tema 3 – Transport de molecules a través de la membrana El Potassi (K) és el més important dins la cèl·lula i fora el sodi Membrana = barrera impermeable a ions, molèc. grans... Gradients electroquímics → E potencial (transport, activació processos...) 15-30% proteïnes de la MP: participen en transport (específic) La cèl·lula necessita la diferencia de concentració dels ions a l’exterior i a l’interior per exercir funcions vitals aprofitant el gradient, sobretot per al transport. DIFUSIÓ SIMPLE O OSMOSI Consisteix en que un solut passa d’un costat a l’altre de la membrana de forma lliure, sense que ningú l’empenyi o l’ajudi, es a dir ,a favor del seu gradient sense cap despesa d’energia. Ha de ser molt petit per poder travessar la bicapa i no pot tenir càrrega i com més hidrofòbic mes fàcilment travessarà la membrana, a més hidrofílic, més complicat. Ex: o2, co2, etanol, urea, aigua a més de 100kdaltons no pot travessar la membrana. Els ions no poden passar perquè tenen càrrega. La velocitat depèn del gradient (a més diferencia de concentració més ràpid en proporció lineal, cinètica lineal) i també s’impliquen factors com la mida o la hidrofobilitat. La osmosi El que passa d’un lloc a un altre es el solvent en comptes del solut (no permeable), l’aigua es mou en funció del gradient del seu solut anirà a on hi ha més concentració per igualar concentració i dissoldre’l. Medis: Hipertònic (molt solut al medi) el citosol encongeix → fenomen de plasmòlisi Isotònic (mateixa concentració) Hipotònic (menys concentració fora que dins) → fenomen de turgència (entra molt aigua) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 TRANSPORT D’IONS I BIOMOLÈCULES Si el transport es passiu es necessitarà una proteïna però ho farà a favor del seu gradient, en canvi, si es actiu es necessita proteïna i energia (hi ha primari, la pròpia proteïna gasta l’energia i secundari on una genera l’energia i l’altre l’empeny). El gradient ve definit per la concentració i la càrrega que influencia aquest transport. Els ions es Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. mouran en base a la seva concentració i també en funció de la càrrega de la membrana. Normalment es positiva fora i negativa dintre, però en algunes situacions poden canviar. Proteïnes de transport: Permeases: Permeten el pas a molècules d’una banda a l’altre a traves de canvi conformacional, en funció si el canvi els permet transportar una molècula o mes d’una molècula podem parlar de uniport i cotransport. ▪ Les uniport només fan transport passiu (solut a favor del seu gradient sense gest energètic) ▪ Les coportadores poden fer passiu i actiu secundari, independentment si fan un o l’altre porten més d’una molècula. Podem parlar simport (mateixa direcció de transport) i antiport (en direccions contràries) independentment del tipus de transport. Proteïnes de canal: Només fan transport passiu i en aquest cas la diferencia es que les permeases fan canvis conformacionals i les de canals s’obren i deixen passar les molècules i es tanca, no s’ha de moure constantment. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago Biología Celular Banco de apuntes de la a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 o Bombes o ATP ases: transport actiu primari (gast d’energia ATP) Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. Transport passiu o difusió facilitada: La molècula que és transportarà sempre anirà a favor del seu gradient, d’on hi ha més a on hi ha menys, cosa que no comporta una despesa energètica. Es un transport bidireccional. Velocitat ↑↑ (107 -108 ions/s) o Transport passiu per permeases: la majoria son uniport, és un transport selectiu, cada permeasa està sintetitzada per transportar una sola substancia (glucosa o nucleòtid per exemple, però no els dos per exemple). La velocitat és més alta que en un transport simple. La cinètica enzimàtica té una velocitat màxima encara que segueixi augmentant la concentració, hi ha un moment que el sistema no pot anar més ràpid. L’estructura de les permeases → son altament conservades, vol dir que s’assemblen molt, normalment son integrals de membrana multipas de manera que tenen 12 dominis hidrofòbics. Funcionen alternant 3 informacions diferents: oberta cap a un costat, tancada o oberta cap a l’altre costat. Es tradueix en un pas a favor de gradient gràcies a que en el canvi de concentració el solut s’enganxa a la banda on hi ha més per anar a l’altra. o Transport passiu per proteïnes de canal: Hi ha de molts tipus: - Les unions GAP o unions comunicants són molt abundants en teixits animals (musculars sobretot), són un conjunt de perforacions a les membranes de cèl·lules veïnes, en el moment en que s’obren totes les cèl·lules estan en contacte estret directe (especialment important en el teixit muscular ja que augmenta la eficàcia de senyalització). - Les aquaporines són especifiques i transporten aigua i en canvi les porines no són regulables, són inespecífiques i sempre estan obertes. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 Les aquaporines es troben en membranes de cèl·lules que necessiten que l’aigua passi mes ràpid com en les plantes o el fetge. En canvi les porines les trobem a la membrana externa dels mitocondris i cloroplasts i eubacteris gram -. Les porines tenen els dominis beta (és la única). - Els canals iònics (mes importants temari), són els més abundants, a totes les membranes de totes les cèl·lules tant en eucariotes com en procariotes, i tots organismes pràcticament. Hi ha que transporten calci, sodi... hi ha canals iònics per a cada catió es específic. El canal és més ràpid, amb velocitats majors a les permeases, una de les diferències és que si el canal no s’obre, el gradient per molt diferent que sigui no s’obrirà. La cinètica enzimàtica segueix tenint un límit encara que augmenti la concentració. S’obre gràcies a un estímul (la majoria) hi ha diferents tipus d’estímuls: ▪ Voltatge(canals regulats per voltatge). ▪ Existència de lligand (s’enganxa i produeix una reacció que activa el canal poden ser intracel·lulars o extracel·lulars). ▪ Estímul mecànic (mes escàs, es troba per ex en les cèl·lules de l’oïda). Factors determinants en la selectivitat del transport són la mida de l’ió i la seva càrrega. El canal deixa passar un sol ió hidratat. En l’estructura hidrofílica hi ha uns aminoàcids que contenen uns àtoms que en passar un ió pel canal correcte l’atrauen i li treuen les molècules d’aigua, per aquest motiu una altra molècula encara q per mida caigui no pot passar, perquè no serà atret per la càrrega i no podrà ser alliberada de l’aigua perquè passi l’ió. Els canals son proteïnes integrals multiparts. Tetràmer (primera) i monòmer (segona): Lisina i arginina → sensor de voltatge: hèlix alfa son positives, la carrega negativa de la membrana empenyerà les hèlix cap a on aquesta estigui de manera que s’obrirà. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 Poden estar: Tancats, oberts o inactiu (aminoàcids H en la segona, es com una cosa que tapa el forat). Hi ha una excepció molt important son els canals de fuga de potassi (K), no estan regulats i estan sempre oberts, per tant, s’escapa ja que actuen com a potencial de membrana, acumulant una capa negativa dins i una capa positiva a l’exterior (el potassi es el més abundant de la Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. cèl·lula). Hi ha una bomba de sodi potassi que entra el potassi a la cèl·lula constantment perquè surti constantment, si una cèl·lula es queda sense potassi mor. Resultat = l’exterior de la MP té una càrrega positiva neta respecte a l’interior = potencial de membrana Cèl·lula animal: -20 a -200 mV (-70 mV el més freqüent) = Situació d’equilibri Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 o Canals iònics i potencial d’acció (impuls nerviós) Les funcions essencials necessiten del sistema nerviós que nomes pot tenir lloc si existeix el potencial de membrana. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. 1- Arriba un primer estímul a la neurona que actua com a lligand, els primers canals de sodi regulats per lligands s’obren i com el sodi es majoritari a l’exterior entra a l’interior de la cèl·lula. Llavors la negativitat es va reduint. 2- Arribat al potencial llindar s’obriran els canals regulats per voltatge, primer els de sodi (que són més ràpids que els de potassi) provocant que la càrrega negativa disminueixi tant que quedarà la membrana interior positiva i a l’exterior positiva =Procés de despolarització 3- Mil·lèsimes de segon després s’activaran els canals regulats per voltatge de potassi que són més lents, això farà que la càrrega positiva de la despolarització comenci a repolaritzar-se augmentant la electronegativitat de la membrana. =Fase de Repolarització 4- Els canals de sodi s’inactiven pel segment inactivador, però els de potassi segueixen oberts (els regulats per voltatge i els canals de fuga) fins a un punt de hiperpolarització, ja que, els canals de potassi estan tots oberts fins arribar a una situació normal on els canals de potassi per voltatge s’inactiven i les proporcions de potassi que surten i que entren tornen a ser les inicials (els canals de potassi van en direcció contrària que els de sodi). =Fase d’Hiperpolarització Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 Primer s’inactiven i després es tanquen els canals regulats per voltatge. Perquè s’inactiven els canals i no es tanquen directament? L’estat d’inactivació garanteix que l’impuls nerviós no sigui dispers sinó que sigui unidireccional. Els canals que ja s’han despolaritzat i polaritzat es menten inactius de manera que aquest impuls no pot retrocedir, ja que, te una carrera de canals inactivats que impedeixen que reculi. 1- Quan arriba a l’últim axó o neurona terminal, entren en joc els canals de calci regulats per voltatge (sempre entra, és l’ió minoritari però el que te més diferències de concentració de fora a dins). Quan aquests s’obren el calci entra i això provoca la exocitosi de neurotransmissors de la neurona (el calci trencarà el còrtex que separa la membrana de la neurona i la del múscul) i viatjaran a la següent cèl·lula. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 2- Un cop alliberats els neurotransmissors aquests actuen com a lligand en els canals de sodi de lligand però d’una cèl·lula muscular, aquest sodi entrarà i el potencial estarà cada cop menys negatiu fins que arribem a potencial llindar. 3- S’activen els canals de sodi regulats per voltatge que permeten l’entrada a grans quantitats de sodi despolaritzant la membrana. La despolarització arriba als Túbuls T (el Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. reticle endoplasmàtic que en les cel musculars és el reticle sarcoplasmàtic per emmagatzemar calci). En aquesta regió es despolaritza la membrana del reticle obrint canals de calci, aquest anirà dins el citosol per la membrana i del reticle al citosol, quan s’obren els canals augmenta la concentració de calci i fa q comenci la contracció muscular. Consegüentment s’activen els canals de potassi que repolaritzaran la membrana i regularan novament al polaritat inicial. Totes es contrauran a l’hora gràcies a les unions comunicants (GAP) que propagaran el senyal i faran que augmenti la concentració de calci en la resta de cèl·lules musculars. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 TRANSPORT ACTIU És el transport de molècules en contra gradient i que gasta energia a través d’enzims o proteïnes. Com és un transport a través d’enzims és molt selectiu on hi ha competència i saturació. o Primari: El transport actiu primari consumeix energia en forma d’ATP, i hi ha diferents tipus de bombes: Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. - Tipus P (tetràmers) - Tipus F - Tipus V - Tipus ABC (transp mes diversa de biomolec i estan en mes organismes) Els tipus F i V nomes transporten protons, aquestes tenen dos dominis un transmembranal F0, i F1. La diferència és que funcionen al reves, vol dir que les Tipus V deixen passar protons contra gradient i consumeixen ATP, i les Tipus F deixen passar protons a favor del gradient i sintetitzen ATP. Realment estructuralment són pràcticament la mateixa proteïna però les seves funcions són contràries. F=ATP sintasa V=ATPasa ▪ Bomba Na+ i K+: La bomba de Na+ i K+ és de tipus P i es troba en totes les nostres membranes. Consumeix el 33% d’ATP de la cèl·lula. Hi ha dos estats conformacionals (E1 / E2): En l’estat E1 la bomba té més afinitat amb les molècules de sodi que es col·loquen en els 3 llocs d’unió que aquesta conté, seguidament, s’uneix una molècula d’ATP i es hidrolitza l’ATP: es a dir que deixa anar el grup fosfat en la bomba. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 Aquest grup fosfat genera un canvi conformacional en el qual la bomba s’obre i deixa sortir el Na+ a l’exterior i que entri el K+, quan aquest fosfat es desenganxa (es gasta la energia) la bomba torna al primer estat conformacional E1. Succeix el canvi de conformació E2 on l’afinitat amb el Na+ disminueix i augmenta amb el K+ de manera que s’uneix als dos llocs d’unió i hidrolitza l’ATP. → Cada cop q el cicle es completa surten 3 sodis i entren 2 de potassi i gastarem 1 ATP. Les funcions principals són el manteniment del potencial de membrana (de manera que garanteix l’entrada de K+); l’estabilització del volum cel·lular (balanç osmòtic) estem parlant de cel animals, és electrogènica ja que surten tres ions de Na i entren dos de K+; i finalment el control d’altres sistemes de transport actiu secundari, treu el sodi perq les permeases el puguin utilitzar per entrar altres substàncies. ▪ Bomba Ca2+: És una bomba de tipus P, hidrolitzem 1 atp i treiem 2 calcis. Es present a la membrana plasmatica i al reticle endoplasmàtic i el el reticle sarcoplasmàtic de les cèl·lules musculars. En el reticle s’encsarrega d’introduir novament el calci del citosol al RE/RS perquè la concentració de calci no sigui tan elevada, per tant torna el calci allà d’on ha vingut. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 ▪ Bomba de H+: Hi ha de tipus V (vacúol) present a eucariotes, vegetals i endosomes i lisosomes en animals. S’encarrega d’eliminar H+ del metabolisme de la cèl·lula. S’encarreguen d’acidificar el contingut dels lisosomes i vacúols. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. La de tipus P es troba en bacteris fongs i plantes en la membrana plasmàtica. Es la responsable de controlar els sistemes de transport actiu secundari (mateix funció que bomba sodi potassi però en aquests org). Passa el mateix que les bombes de sodi i potassi, treu el H+ perquè les permeases el puguin utilitzar pel tramport actiu secundari. o Tipus ABC: ▪ Proteina MDR1: dona resistència a fàrmacs, s’expressa al fetge intestí i ronyons. Aquesta bomba transpo subs hidrofòbiques/lipofíliques endogèniques generades en el metabolisme, elimina aquestes toxines del nostre cos i les passen a la bilis, llum intestinal i l’orina, per excretar-les. Tenen 4 dominis: 2x 6hèlix alfa transmembranals i 2x ATPasa Son capaces de agafar una subst lipofilica i bombejar-la a l’exterior dela membrana. També es capaç de’eliminar fàrmacs lipofílics com per exemple el tractament del càncer (quimio)el problema es que 40% càncers acaben desenvolupant resistència per sobreexpressió de MDR1 ▪ Proteina PfPgh-1: Expresa aquesta proteïna en el vacúol del plasmòdium (protozou de malària) i es troba en la membrana dels eritròcits dels infectats la qual l’utilitza per menjar-se l’eritròcit, degrada els enzims hidrolítics. Té la capacitat d’eliminar fàrmacs hidrofòbics que s’utilitzaben per protegir als enzims hidrolítics d’aquestes proteïnes, però van crear-se resistència. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago a64b0469ff35958ef4ab887a898bd50bdfbbe91a-10925016 TRANSPORT ACTIU SECUNDARI Cotransport mediat per permeases, consisteix en permeases que necessita una molècula a favor de gradient i una altra en contra per efectuar el transport. Qui impulsa el procés es qui passa a favor de gradient, l’energia es el gradient (font d’energia). Si es una cél animal la molecula q passara a favor de gradient es el sodi i en plantes és l’H+. Reservados todos los derechos. No se permite la explotación económica ni la transformación de esta obra. Queda permitida la impresión en su totalidad. El gradient és manté gràcies a le sbombes que utilitzen atp per mantenir-lo, per tant les permeases utilitzen aquest gradient i gasten indirectament l’atp. ▪ Simport Na+ /glucosa: Els dos entren necessita entrar dos sodis per atrapar una glucosa i entrar-la, es troba en les cel epitelials de tub disgestiu, per poder agafat les glucoses del que menjem. El microbell es per aug la seva superfície. Es conecta aquesta pemeasa simport amb una extracel·lular permeasa simple on ja la glucosa passa a favor del seu gradient i no gasta més energia. En aquest cas es vital que les proteïnes no puguin moure’s de la part extracel de la membr a la interna sinó perdríem tota la glucosa que menjem- ▪ Antiport Na+/ Ca+: permeases que col·laboren en el procés de la contracció muscular que entra sodi per treure el calci que ha entrat a causa de un estímul. ▪ Antiport na+/H+: entra un sodi per cada H+ que surt, regula el ph del citosol i elimina el H+ del metabolisme cel·lular. Abre tu Cuenta NoCuenta con el código WUOLAH10 y llévate 10 € al hacer tu primer pago