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TRANSPORTE CELULAR - TRANSPORTADORES Camila Acosta López, MSc. Junio 2020  ¿QUÉ DEBES SABER AL FINAL DEL TEMA? ¿A qué nos referimos cuando decimos transporte celular? ¿Qué tipos de transportadores existen? ¿De dónde sale la energía q...

TRANSPORTE CELULAR - TRANSPORTADORES Camila Acosta López, MSc. Junio 2020  ¿QUÉ DEBES SABER AL FINAL DEL TEMA? ¿A qué nos referimos cuando decimos transporte celular? ¿Qué tipos de transportadores existen? ¿De dónde sale la energía que permite el transporte? ¿Cuál es la utilidad de el transporte? ¿Cómo se relaciona con la contracción muscular? ¿Cómo se relaciona con la regulación del pH?  IMPORTANCIA DEL TRANSPORTE Bicapa lipídica restringe el paso de prácticamente todas las moléculas polares. Concentraciones diferenciales en el fluido extracelular y los compartimentos intracelulares. Necesario transferir moléculas solubles en agua y iones a través de la membrana. Ingerir nutrientes esenciales, expulsar desechos, regular [iones]. PERMEABILIDAD Tasa de difusión: depende del tamaño e hidrofobicidad. Mientras más pequeño y no polar = más rápido difunde a través de la membrana. Moléculas cargadas: sin importar que tan pequeñas son, no lograrán a travesar la bicapa lipídica.  PROTEÍNAS DE TRANSPORTE Mueven solutos a través de la membrana: iones, azúcares, aminoácidos. Cada proteínas transporta una molécula específica o una clase de moléculas. Polipéptido atraviesa la membrana más de una vez. Transportadores: se unen al soluto. Canales: interacción más débil. Acuaporinas: paso de agua.  TRANSPORTE PASIVO Diferencia en la [] en los diferentes lados de una membrana se conoce = gradiente de concentración. El gradiente de concentración determina la dirección del transporte pasivo. Difusión = movimiento de una molécula en función del gradiente. Transporte activo = en contra del gradiente de concentración. Acoplado a una fuente de energía.  CUANDO EL SOLUTO SON IONES Si el soluto tiene una carga neta tanto el gradiente de concentración como la diferencia en el potencial eléctrico influencian su transporte. Potencial eléctrico (voltaje) generado por los iones = potencial de membrana. En conjunto forman un gradiente electroquímico. Normalmente el potencial interno es negativo en relación con el exterior de la célula.  TRANSPORTADORES Transportador tiene uno o más sitios específicos para el soluto. Transporte ocurre por cambios conformacionales, exponen el soluto a un lado de la membrana y luego al otro. La unión del soluto puede ser bloqueada por inhibidores.  TRANSPORTE ACTIVO Transportadores acoplados: aprovechan la energía en los gradientes acoplando el movimiento de un soluto en contra del gradiente con uno a favor del gradiente. Bombas dirigidas por ATP: acoplan el transporte en contra del gradiente con la hidrólisis de ATP. Bombas dirigidas por luz o redox: archaea, bacteria, mitocondria y cloroplastos. GRADIENTES DE CONCENTRACIÓN IONES Uniporte: movimiento de un soluto. Simporte: transporte de un soluto depende del movimiento del otro. En la misma dirección. Antiporte: transporte de un soluto depende del movimiento de otro, en direcciones contrarias. Na⁺ es usualmente el ión co- transportado en células animales porque el gradiente electroquímico produce una gran fuerza. Interacción cooperativa: la unión de uno de los solutos aumenta la afinidad por el otro. Na⁺ se mueve en el sentido del gradiente electroquímico. Transportadores acoplados pueden llevar a cabo tanto simporte como antiporte. Neurotransmisores se mueven mediante simportadores de Na⁺. TRANSPORTADORES REGULAN EL pH CITOSÓLICO Uno o más tipos de antiportadores de Na⁺ que ayudan a mantener el pH alrededor de 7.2 Utilizan la energía en el gradiente del Na⁺ para expulsar el exceso de H⁺. Sálida de H⁺, entrada de HCO3¯. Cuando se vuelve demasiado alcalino, intercambiador Cl¯ HCO3¯ independiente de Na⁺. Bombas de ATP dirigidas por H⁺ control el pH de compartimentos intracelulares.  TRANSPORTE TRANSCELULAR DE SOLUTOS En células epiteliales los transportadores están distribuidos asimétricamente. Solutos se mueven a través de la barrera epitelial hacia el fluido extracelular para llegar a los vasos sanguíneos. Simportadores de Na⁺ ingresan los solutos hacia la célula. Uniportadores en la parte lateral y basal mueven pasivamente solutos. CLASES DE BOMBAS DIRIGIDAS POR ATP ATPasas transportadoras. Se fosforilan solas. Bombean moléculas Máquinas proteicas pequeñas. parecidas a turbinas.  ATPASA BOMBEA CA²⁺ HACIA EL RE EN CÉLULAS MUSCULARES Células eucariotas mantienen concentraciones bajas citosólicas de Ca²⁺. Mantener elevado gradiente: intercambiador de Na⁺ - Ca²⁺, bomba ATPasa. La ATPasa de Ca²⁺ en retículo sarcoplásmico, al recibir un potencial de acción, depolariza la membrana. Ca²⁺ es liberado en el citosol promoviendo la contracción. Tipo P.  BOMBA DE NA⁺ - K⁺ ESTABLECE UN GRADIENTE Concentración de K⁺ es 10-30 veces mayor intracelularmente. Contrario para el Na⁺. Dirige el transporte de la mayor parte de nutrientes. Está involucrada en la regulación del pH. Interior de la célula negativo. Tipo P. TRANSPORTADORES ABC Cambios conformacionales. Capturar nutrientes. Bombear drogas hidrofóbicas fuera del citosol. Proteína resistente a múltiples drogas. Resistencia en cáncer. TRANSPORTADORES ABC (2) Resistencia a la droga anti-malaria cloroquina. Transportador ABC mueve péptidos del RE al citosol. Degradación por los proteosomas. CFTR: regula concentración de iones en el fluido extracelular. Genera fibrosis quística.  REFERENCIAS Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. 2015. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. Kindle Edition. TRANSPORTE CELULAR - CANALES Camila Acosta López, MSc. Junio 2020  ¿QUÉ DEBES SABER AL FINAL DEL TEMA? ¿Qué son los canales y para qué sirven? ¿Cuándo se requiere transporte vesicular? ¿Qué es endocitosis, exocitosis y sus diferentes tipos? ¿Cuál es la importancia del transporte vesicular? ¿En qué tipo de procesos se utiliza?  CANALES Y LAS PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LA MEMBRANA Forman poros en la membrana. Generan uniones gap o uniones en hendidura entre células adyacentes. Conecta el citoplasma de ambas células. En las membranas externas de las bacterias, mitocondrias y cloroplastos: poros grandes, permisivos.  CANALES Y DIFUSIÓN En células animales y vegetales: poros angostos, altamente selectivos que se abren y cierran rápidamente. Se asocian específicamente con canales iónicos. Permiten difusión rápida de iones en sentido del gradiente de concentración.  ACUAPORINAS Se genera un gradiente osmótico. Esto genera que entre agua en la célula causando que se hinche hasta llegar a un equilibrio. Acuaporinas para permitir la entrada de agua más rápido. Permitir paso de agua, bloqueando el paso de iones.  LOS CANALES IÓNICOS SON SELECTIVOS Suficientemente angostos para permitir la interacción cercana con el canal. Solo iones del tamaño y carga correcta pueden pasar. Cuando la concentración del ion aumenta, el flujo también aumenta hasta saturarse a una concentración máxima. No están continuamente Entran en un estado inactivado hasta abiertos. que el estímulo se haya removido. TIPOS DE CANALES  POTENCIAL DE MEMBRANA Un potencial de membrana se genera cuando hay una diferencia en la carga eléctrica entre dos lados de la membrana. Debido a un pequeño exceso de iones positivos sobre negativos de un lado y un pequeño déficit del otro. Se deben a bombeo de iones y difusión pasiva de iones.  TRANSPORTE INTRACELULAR DE MEMBRANAS Exocitosis: vía de secreción entrega proteínas, carbohidratos y lípidos a la membrana plasmática o al espacio extracelular. Endocitosis: genera endosomas para transportar, reciclar o degradar. Capturar nutrientes. Vesículas de transporte. VESÍCULAS DE TRANSPORTE  ENDOCITOSIS Carga que ingresa por endocitosis incluye varios complejos ligando receptor. Regula la composición de la membrana plasmática en respuesta a condiciones extracelulares. Pinocitosis: proceso constante, ingreso de agua. Fagocitosis: vías dedicadas para absorber partículas grandes en demanda (fagosomas).  ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES Macromoléculas específicas.  EXOCITOSIS Vía secretoria constitutiva. Alargar la membrana plasmática. Sinapsis.  REFERENCIAS Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. 2015. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. Kindle Edition. MATRIZ EXTRACELULAR Y UNIONES Camila Acosta López, MSc. Junio 2020  ¿QUÉ DEBES SABER AL FINAL DEL TEMA? ¿Qué es la matriz extracelular? ¿De qué está hecha y para qué sirve? ¿Por qué es importante degradar la matriz extracelular y cuando sucede? ¿Qué puede suceder si se altera alguno de los componentes de la matriz extracelular?  UNIONES CELULARES Tejido conectivo: hueso o tendones que se forman a partir de la matriz extra celular producida por las células. Resiste las fuerzas mecánicas a las que está sujeto. Células interactúan con la matriz.  TEJIDOS EPITELIALES Células interactúan estrechamente en capas llamadas epitelios. Matriz extracelular es una capa delgada conocida como lámina basal. Células están unidas por uniones célula-célula. Los filamentos del citoesqueleto están anclados.  Uniones adherentes: filamentos de actina. Desmosomas: filamentos intermedios. UNIONES DE ANCLAJE Uniones estrechas: sostienen células cerca del extremo apical. Uniones gap: conecta los citoplasmas de las células. Dependen de proteínas transmembranales de adhesión: cadherina (célula a célula), integrina (célula a matriz)  LA MATRIZ EXTRACELULAR Proteínas y polisacáridos secretados localmente. Forman una red cercana a la superficie de las células. Componentes son similares en todos los tejidos. Concentración de ellos son diferentes. Puede calcificarse para producir huesos o dientes.  MATRIZ EXTRA CELULAR EN TEJIDO CONECTIVO Producida por fibroblastos, condroblastos (cartílago), osteoblastos (hueso). Componentes: Glicosaminoglucanos (GAG): grandes polisacáridos unidos a proteínas. Proteínas fibrosas: miembros de la familia del colágeno. Glicoproteínas: no colágeno. Mamíferos: 300 proteínas de la matriz. ÁCIDO HIALURÓNICO Es el más simple de los GAGs. Secuencia repetitiva de disacáridos. Exceso de ácido hialurónico es degradado por hialuronidasa. Puede deformar un epitelio creando un espacio libre de células, después migra células a este. Formación de septos y válvulas durante el desarrollo embrionario del corazón.  PROTEOGLICANOS Están compuestos por cadenas de GAG unidas covalentemente a una proteína central. Entrega fuera de la célula por exocitosis. Proteína producida por los ribosomas llega al lumen del retículo endoplasmático. Se añaden los polisacáridos.  COLÁGENOS Son las proteínas más comunes de la matriz extracelular. Familia de proteínas fibrosas, secretadas por células del tejido conectivo en gran cantidad y menos por otros tipos celulares. 25% de la masa proteica de los mamíferos. Colágenos fibrilares: tipo I, los más comunes.  INTERACCIÓN CON LA MATRIZ Células interactúan con la matriz extracelular mecánica y química. Fibroblastos sintetizan fibrillas de colágeno en la dirección correcta. Movilizan sobre la matriz generando tensión para crear tendones y ligamentos y las capas de tejido conectivo que rodean y sostienen los órganos.  ELASTINA Fibras elásticas permiten que los órganos regresen después de un estiramiento. Extensibles, se entretejen con las fibrillas de colágeno para limitar la capacidad de estiramiento. Mayor componente, elastina, proteína hidrofóbica sin azúcares. Mayor componente en las arterias; alteraciones generan posibilidades de rotura. LÁMINA BASAL, FORMA ESPECIAL DE LA MEC Extremadamente delgada, fuerte y flexible capa (40-120 nm) Debajo de todos los epitelios Apareció muy temprano en la evolución Rodea algunas células, separándolas del tejido conectivo y formando la conexión mecánica con el mismo. En los riñones está entre dos células actuando como filtro.  TIENEN DIVERSAS FUNCIONES Barrera selectiva al movimiento de células. Filtrar moléculas. Importante en la regeneración de tejido, andamio sobre el que migran las células. Rodea célula muscular separándola de la neurona. Defectos en los distintos componentes están asociados con enfermedades. DEGRADACIÓN DE LA MATRIZ Requerido en procesos como reparación de tejido. Renovación en todos los tejidos. Viajar a través de la matriz. Separarse y cortarla para poder dividirse. Crecimiento de tejidos, migración e ingreso de linfocitos. Migración de células cancerígenas. UNIONES CÉLULA - MATRIZ Células sintetizan, organizan y degradan la matriz extracelular. Proteínas conectan la matriz con el citoesqueleto de la célula. Receptores de la matriz: principales son las integrinas. Moléculas de adhesión que pueden transmitir señales en ambas direcciones. Cambios en la tensión genera cambios en la interacción. HEMIDESMOSOMAS Más común en epitelio. Un tipo de integrina se ancla a la laminina de la lámina basal. Defectos en las integrinas son responsables de varias enfermedades genéticas. Integrinas tienen varias conformaciones estructurales Reclutan proteínas de señales  REFERENCIAS Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. 2015. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. Kindle Edition. FLUJO DE LA INFORMACIÓN GENÉTICA Camila Acosta López, MSc. Junio 2020  ¿QUÉ DEBES SABER AL FINAL DEL TEMA? ¿Qué procesos sigue la decodificación de la información genética? ¿Cuáles son los involucrados? ¿Hay diferencias en la expresión génica entre procariotas y eucariotas? Defina: genoma, alelo, cromosomas, gen, homocigoto, heterocigoto, transcripción, ARN mensajero maduro, ARN mensajero primario, ARN de transferencia, ARN ribosomal, ribosoma, codón, código genético, aminoácido, ARN polimerasa, promotor, terminador, etc…  Traducción Transcripción Cromosomas Genes Alelos  EL MUNDO DE ARN Y LOS ARN guardaba información ORIGINES DE LA VIDA genética y catalizaba las reacciones químicas.  EVOLUCIÓN Versión primitiva, no codificada. Cataliza la formación del enlace peptídico. Mayor versatilidad. Desoxirribosa es más difícil de sintetizar y parte de una ribosa.  REFERENCIAS Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Morgan, David; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter. 2015. Molecular Biology of the Cell. Garland Science. Kindle Edition.