Transporte Pasivo

No requiere energía proveniente del ATP. Utiliza la energía cinética de las moléculas (movimiento browniano).

Movimiento de solutos, de una región con alta concentración a una de menor concentración = a favor del gradiente de concentración (la diferencia en concentración de la sustancia transportada entre una región y la otra).

Difusión

las partículas en un líquido o gas se mueven... … desde regiones de alta concentración… … hacia regiones de baja concentración… …hasta que se igualan las concentraciones.

Sólo para verif icar que lo recuerdan…• Soluto: la sustancia que se disuelve para formar una solución• Solvente: la sustancia en la cual se disuelve el soluto• Solución: la mezcla homogénea de uno o más solutos disueltos en un solvente• Concentración: la relación entre la cantidad de soluto y una cantidad determinada de solvente o de solución. La unidad más comúnmente usada se basa en el número de moles de soluto por litro de solución: molaridad (M)

• La diferencia entre las regiones de alta concentración y baja concentración se llama gradiente de concentración

• A mayor gradiente de concentración, mayor la velocidad de difusión

Alto gradiente de concentración

Rápida velocidad de difusión

Bajo gradiente de concentración

Baja velocidad de difusión

• La difusión ocurre porque las partículas en gases y líquidos se están moviendo debido a su propia energía cinética.

Movimiento browniano

• Una membrana parcialmente permeable permitirá que ciertas moléculas pero no otras pasen a través de ella.

• Generalmente, las pequeñas partículas pueden atravesarla…

membrana parcialmente permeable

…pero las grandes no

Figure 7.11 A

Diffusion of one solute. The membrane has pores large enough for molecules of dye to pass through. Random movement of dye molecules will cause some to pass through the pores; this will happen more often on the side with more molecules. The dye diffuses from where it is more concentrated to where it is less concentrated (called diffusing down a concentration gradient). This leads to a dynamic equilibrium: The solute molecules continue to cross the membrane, but at equal rates in both directions.

Molecules of dye Membrane (cross section)

Net diffusion Net diffusion Equilibrium

(a)

Figure 7.11 A

Diffusion of one solute. The membrane has pores large enough for molecules of dye to pass through. Random movement of dye molecules will cause some to pass through the pores; this will happen more often on the side with more molecules. The dye diffuses from where it is more concentrated to where it is less concentrated (called diffusing down a concentration gradient). This leads to a dynamic equilibrium: The solute molecules continue to cross the membrane, but at equal rates in both directions.

Molecules of dye Membrane (cross section)

Net diffusion Net diffusion Equilibrium

(a) Diffusion of one solute. The membrane has pores large enough for molecules of dye to pass through. Random movement of dye molecules will cause some to pass through the pores; this will happen more often on the side with more molecules. The dye diffuses from where it is more concentrated to where it is less concentrated (called diffusing down a concentration gradient). This leads to a dynamic equilibrium: The solute molecules continue to cross the membrane, but at equal rates in both directions.

Molecules of dye Membrane (cross section)

Net diffusion Net diffusion Equilibrium

(a)

Tipos de difusión y tipos de moléculas transportadas

Difusión simple: las moléculas pasan libremente a través de la bicapa.

Moléculas pequeñas, hidrofílicas, sin carga (ej. agua*, etanol, urea, glicerol).

Moléculas medianas, hidrofóbicas (ej. O2 y CO2, hormonas esteroides y vitaminas liposolubles).

Difusión facilitada: el transporte es facilitado por proteínas. Moléculas pequeñas,

hidrofílicas, con carga (iones) pasan a través de proteínas canal.

Tipos de difusión y tipos de moléculas transportadas

Proteínas canal: son proteínas integrales de membrana que forman corredores que permiten que un ión específico atraviese la membrana.

EXTRACELLULARFLUID

Channel proteinSolute

CYTOPLASM

Difusión facilitada: el transporte es facilitado por proteínas. Moléculas medianas,

hidrofílicas que pasan ayudadas por proteínas transportadoras(ej. monosacáridos, nucleótidos, aminoácidos)

Tipos de difusión y tipos de moléculas transportadas

Proteínas transportadoras: proteínas integrales de membrana que sufren un cambio en su estructura que trasloca los sitios unidos al soluto al otro lado de la membrana.

Carrier proteinSolute

Difusión

Especificidad y Saturación Siendo los canales y transportadores

proteínas, el transporte es específico y saturable: la velocidad de difusión se ve limitada por el número de proteínas transportadoras.Algunos

transportadores ocupados

Todos lostransportadores ocupados

Concentración de soluto

Velocidadde difusión

Concentración de soluto

Velocidadde difusión

Difusiónsimple

Difusiónfacilitada

Se aproxima al máximo cuando todos los transportadores están ocupados

Factores que afectan la velocidad de difusión

La ley de Flick dice que la velocidad de difusión: AUMENTA con la superficie AUMENTA con la diferencia de concentración DISMINUYE con el grosor de la superficie de intercambio

(distancia)

Podemos observar adaptaciones en todos los órganos donde la difusión es un proceso importante:

Vellosidades en el intestino delgado Alvéolos en los pulmones Proyecciones en la placenta

Disolviendo sustancias en agua

• Las moléculas en agua están en constante movimiento

• Cuando las moléculas de agua chocan con partículas de una sustancia soluble, se pegan a ella.

moléculas de agua moviéndose libremente

moléculas de azúcar en un cristal

• Cuando las moléculas de agua se alejan…

… llevan a las partículas de soluto con ellas

• La adición de solutos al agua reduce la cantidad de moléculas de agua libres

moléculas de agua

libres

molécula de soluto

membrana parcialmente permeable

Más moléculas de agua libres de este lado de la membrana

las partículas de soluto rodeadas por agua son muy grandes para pasar a través de la membrana

Las moléculas de agua libres difunden en esta dirección

Osmosis

El movimiento pasivo (difusión)… …de moléculas de agua (libres)… …a través de una membrana parcialmente permeable

a través de la bicapa de fosfolípidos y a través de acuaporinas (proteínas canal específicas)

…desde una región de baja concentración (de soluto) hacia una región de alta concentración (de soluto) = en contra del gradiente de concentración (de soluto).

(…desde una región de alta concentración de moléculas de agua libres hacia una región de baja concentración de moléculas de agua libres.)

Si la solución es hipertónica La concentración (de soluto) es mayor que dentro

de la célula: la célula perderá agua. Si la solución es hipotónica

La concentración (de soluto) es menor que dentro de la célula: la célula ganará agua.

Si la solución es isotónica La concentración (de soluto) es la misma que dentro

de la célula: no habrá movimiento neto de agua.

Tipos de soluciones

CONDICIONES INICIALES

CONDICIONES INICIALES

CONDICIONES INICIALES

RESULTADO

RESULTADO

RESULTADO

Citoplasma: 0.3 MSolución: 0 M HIPOTÓNICA

Citoplasma: 0.3 MSolución: 0.3 MISOTÓNICA

Citoplasma: 0.3 MSolución: 3 MHIPERTÓNICA

Paredcelular

El agua ingresa a la célula.Aumenta la turgencia.

Sin cambios

El agua sale de la célula.Plasmólisis (en cél. vegetal)

Osmosis y células vegetales Hipotónica = Entra agua, se genera turgencia, da soporte a la planta. Isotónica = No hay cambio. Hipertónica = Sale agua, plasmólisis, la planta se marchita.

Water balance in cells without walls (animal cells)

Solución hipotónica Solución isotónica Solución hipertónica

H2OH2O H2O H2O

Lisis Normal Deshidratación

Adaptaciones de unicelulares animales y otros organismos sin pared celular que viven en

ambientes hipertónicos

Deben tener adaptaciones especiales para la osmorregulación (control del balance de agua).

Ej.: vacuolas contráctiles que expulsan agua en el Paramecium.

Transporte Activo

Requiere energía proveniente de la hidrólisis de ATP (ATP ADP + Pi) (Pi: fosfato inorgánico)

Los iones son transportados en contra del gradiente de concentración.

Los iones pasan ayudados por proteínas bomba (proteínas integrales específicas). Este transporte involucra un cambio conformacional en la bomba.Ej.: bomba sodio (Na+)-potasio(K+), bomba de hidrógeno (H+) , bomba de calcio (Ca2+).

Proteínas Bomba

Transporte Pasivo y Activo

Transporte pasivo. Las sustancias difunden expontáneamente a favor de su gradiente de concentración, atravesando lamembrana sin consumo de ATP. La velocidad de difusión aumenta cuando es mediada por proteínasde membrana.

Transporte activo. Algunas proteínas integrales de membrana actúan como bombas, moviendo sustancias a través de la membrana en contra de su gradiente de concentración. La energía necesaria proviene del ATP.

Diffusion simple. Moléculas hidrofóbicas y pequeñas moléculas polares sin carga que difunden directamente a través de la bicapa de fosfolípidos.

Difusión facilitada. Sustancias hidrofílicas con y sin carga que atraviesan la membana con la ayuda de proteínas integrales que pueden ser canales o proteínas transportadoras.

ATP

Transporte Pasivo Vs. Transporte Activo

Transporte en masa: Endocitosis y Exocitosis

En la exocitosis Las vesículas transportadoras

migran desde el aparato de Golgi hacia la membrana plasmática, fusionándose con ella, y liberando su contenido.

En la endocitosis Las células absorben

macromoléculas. La membrana plasmática se pliega hacia dentro (se invagina) formando una vesícula.

Se consume ATP indirectamente: los microtúbulos del citoesqueleto lo gastan al transportar las vesículas a través del citoplasma.

Debido a esto el transporte en masa es un tipo de transporte activo.

La membrana plasmática rodea una parte del ambiente externo y se desprende hacia dentro de la célula formando una vesícula.

Una vesícula se fusiona con lamembrana plasmática. El contenidode la vesícula se libera, y sumembrana pasa a ser parte de lamembrana plasmática.

Esto es posible por la fluidez de la membrana (capacidad de romperse y reformarse fácilmente, debida a que los fosfolípidos no están unidos covalentemente sino atraídos entre sí por uniones débiles)

ExocitosisAmbiente extracelular

Citoplasma

Membrana plasmática

Vesícula

EndocitosisAmbiente extracelular

Citoplasma

Membrana plasmática

Vesícula

Tres tipos de endocitosis

FLUIDOEXTRACELULAR

pseudópodoCITOPLASMA

partícula grande

vacuolaalimenticia

1 µm

Pseudópodo de la ameba

Bacteria

vacuola alimenticia

Una amega englobando una bacteria víafagocitosis.

PINOCITOSIS

Vesículas formándose(flechas) en una célula querodea a un pequeñovaso sanguíneo.

0.5 µm

En la pinocitosis, la célula “traga” gotas de fluídoextracelular en pequeñasvesículas. La célula necesitalas moléculas disueltas en la solución.Cualquier soluto puedeingresar a la célula, la pinocitosis no es específica.

membranaplasmática

vesícula

En la fagocitosis, la célula engloba grandes partículas (bacterias, glóbulos rojos, etc.). Es el mecanismo de alimentación de organismos unicelulares

FAGOCITOSIS

0.25 µm

ENDOCITOCIS MEDIADA POR RECEPTOR

Receptor

Ligando

proteína de cobertura

vesículacubierta

Formación de una vesícula cubierta durande endocitosis mediada por receptor.

Membranaplasmática

Proteína decobertura

La endocitosis mediada por receptorpermite a la célula adquirir grandes cantidades de una sustancia específica, aún si no están en alta concentración fuera de la célula.En la membrana hay proteínas intrínsecas con sitios receptores específicos expuestos hacia el fluido extracelular. Las proteínas receptoras están agrupadas en regiones de la membrana recubiertas en su cara citoplasmática por proteínas de cobertura. Las moléculas específicas reconocidas por los receptores (ligandos) se unen a éstos.Cuando ésto ocurre esa región de la membrana forma una vesícula conteniendo a las moléculas ligando. Ej. de ligandos: VIH, lipoproteínas conteniendo colesterol.

Sistema de endomembranas y transporte intracelular

Envolturanuclear

RetículoEndoplásmicoRugoso

RetículoEndoplásmicoLiso

Vacuola Membranaplasmática

Lisosoma

Aparatode Golgi

Vesículatransportadora Núcleo

Las células usan vesículas para transportar materiales (ej.: proteínas)

Las proteínas de secreción o exportación se sintetizan en los ribosomas del RER e ingresan al lumen del retículo.

Las vesículas geman desde el retículo y son trasnportadas (por los microtúbulos del citoesqueleto) hacia el aparato de Golgi. Allí las proteínas pueden ser modificadas (glicosilación: adición de oligosacáridos).

Se forman vesículas a partir de las membranas del Golgi y son transportadas hacia la membrana plasmática.

Las vesículas se fusionan con la membrana liberando (secretando) su contenido por exocitosis.

Vesículas conteniendo proteínas, provenientes del RER, transportan las proteínas al aparato de Golgi.

El aparato de Golgi puede modificar químicamente esas proteínas…

…y las “etiqueta” para que se dirijan a su destino final.

Flujo de materiales

Proteínas parauso dentro de

la célula (en lisosomas)

Proteínas parauso fuera dela célula (ej.: hormonas)

Aparatode Golgi

Membranaplasmática

Retículo endoplásmicorugoso (RER)

Lisosomes

Digestión intracelular

Lisosoma primarioformado a partir delaparato de Golgi.

El lisosoma se fusiona con un fagosoma.

Pequeñas moléculas generadas por digestión difunden hacia el citoplasma

Los materiales no digeridos se liberan cuando la vesícula digestiva se fusiona con la membrana plasmática.

Partículas de alimento tomadas por fagocitosis

Aparatode Golgi

Lisosomaprimario

Fagosoma

Lisosomasecundario

Productosde digestión

Membranaplasmática

Vacuola alimenticia formada a partir de lamembrana plasmática(endocitosis)

Fusión con el lisosoma(las enzimas hidrolíticasentran en contacto conel contenido de la vacuola)

Vesículas provenientes del REL y el RER se fusionan con los sacos membranosos del aparato de Golgi

Pasos en la formación de una vesícula

secretorao un lisosoma

Vesículas conteniendoenzimas hidrolíticas

(lisosomas) se formana partir del aparato

de Golgi

Organela vieja o

defectuosa

Materiales no-digeridosque se eliminan de la

célula (exocitosis)

Representación diagramática de la síntesis y secreción de una proteína (una enzima) en una célula pancreática acinar.Lumen del

ducto pancreáticoenzima inactiva (zimógeno)

Destino de los aminoácidosmarcados

radioactivamente

aminoácidos dejando la célula

aminoácidos en vesículassecretoras

aminoácidos en el aparato de Golgi

aminoácidos en el retículoendoplásmico

aminoácidos introducidosen la célula

8) Exocitosis: fusión de vesículas secretoras con la membrana plasmática para liberar zimógenos al ducto pancreático.

7) Vesículas secretoras maduras conteniendo enzimas concentradas en su forma inactiva (zimógenos).

6) Vesículas secretoras gemando a partir del aparato de Golgi.

5) Proteínas moviéndose a través del aparato de Golgi.4) Vesículas formadas a partir del RER conteniendo proteínas.

3) RER: los aminoácidos son utilizados para sintetizar proteínas que entran al lumen del RER.

2) Núcleo: contiene el ADN con los genes que codifican para la producción de proteínas.1)Los aminoácidos pasan de la sangre a la célula por transporte activo. Y luego son utilizados por los ribosomas del RER para producir proteínas.Mitocondrias: proveen energía (ATP) para la síntesis de proteínas y el movimiento de vesículas.Membrana plasmática