1. UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
GUADALAJARA
INSTITUTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE BAJO PESO MOLECULAR
AUTOR: C.D. SERGIO JOAQUÍN LÓPEZ
NIETO
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE
GUADALAJARA
INSTITUTO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS
2. Objetivos:
• Precisará los mecanismos de transporte
en la membrana plasmática:
• Transporte pasivo: Difusión simple,
difusión facilitada
• Transporte activo primario y secundario.
• Precisará los fármacos (ionóforos) como
mecanismo de acción en la membrana
plasmática (Valinomicina y gramicidina).
• Precisará los mecanismos de transporte
en la membrana plasmática:
• Transporte pasivo: Difusión simple,
difusión facilitada
• Transporte activo primario y secundario.
• Precisará los fármacos (ionóforos) como
mecanismo de acción en la membrana
plasmática (Valinomicina y gramicidina).
3. Introducción
• Introducción: Las membranas plasmáticas
separan físicamente una célula viva de su
ambiente. Las membranas son barreras de
permeabilidad selectiva que restringen el paso
libre de la mayor parte de las moléculas, y ese
tránsito molecular se lleva a cabo a través del
transporte celular.
• Introducción: Las membranas plasmáticas
separan físicamente una célula viva de su
ambiente. Las membranas son barreras de
permeabilidad selectiva que restringen el paso
libre de la mayor parte de las moléculas, y ese
tránsito molecular se lleva a cabo a través del
transporte celular.
4. Introducción
• El transporte celular es el intercambio de
sustancias entre el interior celular y el
exterior a través de la membrana celular o
movimiento de moléculas dentro de la
célula.
• El transporte celular es el intercambio de
sustancias entre el interior celular y el
exterior a través de la membrana celular o
movimiento de moléculas dentro de la
célula.
5. Introducción
• La célula necesita este proceso porque es
importante para esta expulsar de su
interior los desechos del metabolismo y
adquirir nutrientes del líquido extracelular,
gracias a la capacidad de la membrana
celular que permite el paso o salida de
manera selectiva de algunas sustancias.
• La célula necesita este proceso porque es
importante para esta expulsar de su
interior los desechos del metabolismo y
adquirir nutrientes del líquido extracelular,
gracias a la capacidad de la membrana
celular que permite el paso o salida de
manera selectiva de algunas sustancias.
6. Introducción
• Las vías de transporte a través de la
membrana celular y los mecanismos
básicos para las moléculas de pequeño
tamaño son:
• Las vías de transporte a través de la
membrana celular y los mecanismos
básicos para las moléculas de pequeño
tamaño son:
7. Transporte pasivo o difusión
• El transporte pasivo es el intercambio
simple de moléculas de una sustancia a
través de la membrana plasmática,
durante el cual no hay gasto de energía
que aporta la célula, debido a que va a
favor del gradiente de concentración o a
favor de gradiente de carga eléctrica, es
decir, de un lugar donde hay una gran
concentración a uno donde hay menor.
• El transporte pasivo es el intercambio
simple de moléculas de una sustancia a
través de la membrana plasmática,
durante el cual no hay gasto de energía
que aporta la célula, debido a que va a
favor del gradiente de concentración o a
favor de gradiente de carga eléctrica, es
decir, de un lugar donde hay una gran
concentración a uno donde hay menor.
8. Transporte pasivo o difusión
• El proceso celular pasivo se realiza por
difusión. En sí, es el cambio de un medio
de mayor concentración (medio
hipertónico) a otro de menor
concentración (un medio hipotónico).
• El proceso celular pasivo se realiza por
difusión. En sí, es el cambio de un medio
de mayor concentración (medio
hipertónico) a otro de menor
concentración (un medio hipotónico).
9. Difusión simple
• Algunas sustancias pasan al interior o al
exterior de las células a través de una
membrana semipermeable, y se mueven
dentro de éstas por Difusión simple,
siendo un proceso físico basado en el
movimiento al azar. La difusión es el
movimiento de átomos, moléculas o iones
de una región de mayor concentración a
una de menor concentración sin requerir
gasto de energía.
• Algunas sustancias pasan al interior o al
exterior de las células a través de una
membrana semipermeable, y se mueven
dentro de éstas por Difusión simple,
siendo un proceso físico basado en el
movimiento al azar. La difusión es el
movimiento de átomos, moléculas o iones
de una región de mayor concentración a
una de menor concentración sin requerir
gasto de energía.
10. Difusión simple
• Por lo general la velocidad de la difusión
simple depende del gradiente de
concentración, del tamaño de la molécula
y de la facilidad con la que se disuelven
en lípidos. Por lo general, las moléculas
pequeñas, los gradientes de
concentración altos y la solubilidad
elevada en lípidos aumenta la velocidad
de difusión simple.
• Por lo general la velocidad de la difusión
simple depende del gradiente de
concentración, del tamaño de la molécula
y de la facilidad con la que se disuelven
en lípidos. Por lo general, las moléculas
pequeñas, los gradientes de
concentración altos y la solubilidad
elevada en lípidos aumenta la velocidad
de difusión simple.
11. Difusión simple
• La difusión simple es un proceso de
transporte pasivo porque no se utiliza la
energía del ATP para transportar las
moléculas, sino la energía del gradiente
de concentración
• La difusión simple es un proceso de
transporte pasivo porque no se utiliza la
energía del ATP para transportar las
moléculas, sino la energía del gradiente
de concentración
12. Difusión simple
• Las moléculas solubles en lípidos, como el
alcohol etílico y la vitamina A, se difunden
fácilmente a través de la bicapa
fosfolipídica, lo mismo que las moléculas
muy pequeñas, entre ellas el agua y
gases disueltos, como oxígeno y dióxido
de carbono. Este proceso se llama
difusión simple.
• Las moléculas solubles en lípidos, como el
alcohol etílico y la vitamina A, se difunden
fácilmente a través de la bicapa
fosfolipídica, lo mismo que las moléculas
muy pequeñas, entre ellas el agua y
gases disueltos, como oxígeno y dióxido
de carbono. Este proceso se llama
difusión simple.
14. Difusión facilitada
• Es el movimiento de moléculas más grandes
que no pueden pasar a través de la membrana
plasmática y necesita ayuda de una proteína u
otros mecanismos (endocitosis) para pasar al
otro lado.
• También se llama difusión mediada por portador
porque la sustancia transportada de esta
manera no suele poder atravesar la membrana
sin una proteína portadora específica que le
ayude.
• Es el movimiento de moléculas más grandes
que no pueden pasar a través de la membrana
plasmática y necesita ayuda de una proteína u
otros mecanismos (endocitosis) para pasar al
otro lado.
• También se llama difusión mediada por portador
porque la sustancia transportada de esta
manera no suele poder atravesar la membrana
sin una proteína portadora específica que le
ayude.
15. Difusión facilitada.
• Las moléculas solubles en agua, como los
iones (K+, Na+, Ca+2), aminoácidos y
monosacáridos, no pueden atravesar
solas la bicapa de fosfolípidos. Estas
moléculas sólo pueden difundirse al otro
lado con la ayuda de uno de dos tipos de
transporte: proteínas de canal y proteínas
portadoras (carriers). Este proceso se
denomina difusión facilitada.
• Las moléculas solubles en agua, como los
iones (K+, Na+, Ca+2), aminoácidos y
monosacáridos, no pueden atravesar
solas la bicapa de fosfolípidos. Estas
moléculas sólo pueden difundirse al otro
lado con la ayuda de uno de dos tipos de
transporte: proteínas de canal y proteínas
portadoras (carriers). Este proceso se
denomina difusión facilitada.
16. Difusión facilitada
• Las proteínas de canal forman poros o canales,
en la bicapa lipídica, a través de los cuales
ciertos iones pueden cruzar la membrana. Casi
todas las proteínas de canal tienen un diámetro
interior y una distribución de cargas eléctricas
específicos que sólo permiten el paso de ciertos
iones. Las células nerviosas, por ejemplo, tienen
canales distintos para distintos tipos de iones
sodio, iones potasio y iones calcio.
• Las proteínas de canal forman poros o canales,
en la bicapa lipídica, a través de los cuales
ciertos iones pueden cruzar la membrana. Casi
todas las proteínas de canal tienen un diámetro
interior y una distribución de cargas eléctricas
específicos que sólo permiten el paso de ciertos
iones. Las células nerviosas, por ejemplo, tienen
canales distintos para distintos tipos de iones
sodio, iones potasio y iones calcio.
18. Difusión facilitada
• Las proteínas portadoras se unen a moléculas
específicas, como ciertos aminoácidos,
azúcares o proteínas pequeñas, provenientes
del citoplasma o del fluido extracelular. La unión
provoca un cambio en la forma de las proteínas
portadora, el que permite a las moléculas pasar
a través de las proteínas y llegar al otro lado de
la membrana plasmática. La difusión facilitada
se efectúa mediante proteínas portadoras que
no gastan energía celular. Estas proteínas sólo
mueven moléculas si el gradiente de
concentración es favorable.
• Las proteínas portadoras se unen a moléculas
específicas, como ciertos aminoácidos,
azúcares o proteínas pequeñas, provenientes
del citoplasma o del fluido extracelular. La unión
provoca un cambio en la forma de las proteínas
portadora, el que permite a las moléculas pasar
a través de las proteínas y llegar al otro lado de
la membrana plasmática. La difusión facilitada
se efectúa mediante proteínas portadoras que
no gastan energía celular. Estas proteínas sólo
mueven moléculas si el gradiente de
concentración es favorable.
19. Difusión facilitada
• Dado que dependen de las proteínas de
transporte, las moléculas que cruzan la
membrana por difusión facilitada por lo general
lo hacen más lentamente que cruzan por
difusión simple a través de la bicapa lipídica.
• Dado que dependen de las proteínas de
transporte, las moléculas que cruzan la
membrana por difusión facilitada por lo general
lo hacen más lentamente que cruzan por
difusión simple a través de la bicapa lipídica.
20. Transporte activo
• El transporte activo requiere un gasto de
energía para transportar la molécula de un
lado al otro de la membrana, pero el
transporte activo es el único que puede
transportar moléculas contra un
gradiente de concentración, al igual que
la difusión facilitada el transporte activo
esta limitado por el numero de proteínas
transportadoras presentes.
• El transporte activo requiere un gasto de
energía para transportar la molécula de un
lado al otro de la membrana, pero el
transporte activo es el único que puede
transportar moléculas contra un
gradiente de concentración, al igual que
la difusión facilitada el transporte activo
esta limitado por el numero de proteínas
transportadoras presentes.
21. Transporte activo
• Son de interés dos grandes categorías de
transporte;
• Transporte activo, primario
• Transporte activo secundario.
• El transporte activo primario usa energía
(generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP),
a nivel de la misma proteína de membrana
produciendo un cambio conformacional que
resulta en el transporte de una molécula a
través de la proteína.
• Son de interés dos grandes categorías de
transporte;
• Transporte activo, primario
• Transporte activo secundario.
• El transporte activo primario usa energía
(generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP),
a nivel de la misma proteína de membrana
produciendo un cambio conformacional que
resulta en el transporte de una molécula a
través de la proteína.
22. Transporte activo
• El ejemplo mas conocido es la bomba de
Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un
contratransporte("antyport") transporta
K+ al interior de la célula y Na+ al exterior
de la misma, al mismo tiempo, gastando
en el proceso ATP.
• El ejemplo mas conocido es la bomba de
Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un
contratransporte("antyport") transporta
K+ al interior de la célula y Na+ al exterior
de la misma, al mismo tiempo, gastando
en el proceso ATP.
23. Transporte activo secundario
• El transporte activo secundario utiliza la
energía para establecer un gradiente a
través de la membrana celular, y luego
utiliza ese gradiente para transportar una
molécula de interés contra su gradiente de
concentración.
• El transporte activo secundario utiliza la
energía para establecer un gradiente a
través de la membrana celular, y luego
utiliza ese gradiente para transportar una
molécula de interés contra su gradiente de
concentración.
24. Transporte activo secundario
Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente:
Escherichia coli establece un gradiente de
protones (H+) entre ambos lados de la membrana
utilizando energía para bombear protones hacia
afuera de la célula. Luego estos protones se
acoplan a la lactosa (un azúcar que sirve de
nutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-
permeasa (otra proteína de transmembrana), la
lactosa permeasa usa la energía del protón
moviéndose a favor de su gradiente de
concentración para transportar la lactosa dentro
de la célula.
Un ejemplo de ese mecanismo es el siguiente:
Escherichia coli establece un gradiente de
protones (H+) entre ambos lados de la membrana
utilizando energía para bombear protones hacia
afuera de la célula. Luego estos protones se
acoplan a la lactosa (un azúcar que sirve de
nutriente al microorganismo) a nivel de la lactosa-
permeasa (otra proteína de transmembrana), la
lactosa permeasa usa la energía del protón
moviéndose a favor de su gradiente de
concentración para transportar la lactosa dentro
de la célula.
25. Transporte activo secundario
• Este transporte acoplado en la misma
dirección a través de la membrana celular
se denomina cotransporte ("symport").
Escherichia coli utiliza este tipo de
mecanismo para transportar otros
azucares tales como ribosa y arabinosa,
como así también numerosos
aminoácidos.
• Este transporte acoplado en la misma
dirección a través de la membrana celular
se denomina cotransporte ("symport").
Escherichia coli utiliza este tipo de
mecanismo para transportar otros
azucares tales como ribosa y arabinosa,
como así también numerosos
aminoácidos.
27. Mecanismo de transporte secundario
Na+-glucosa
• El mecanismo de transporte secundario Na+-
glucosa
• Otro sistema de transporte secundario usa la
bomba de Sodio/Potasio en una primera etapa,
genera así un fuerte gradiente de Sodio a través
de la membrana. Luego la proteína "simport"
para el sistema Sodio-Glucosa usa la energía
del gradiente de Sodio para transportar Glucosa
al interior de la célula.
• El mecanismo de transporte secundario Na+-
glucosa
• Otro sistema de transporte secundario usa la
bomba de Sodio/Potasio en una primera etapa,
genera así un fuerte gradiente de Sodio a través
de la membrana. Luego la proteína "simport"
para el sistema Sodio-Glucosa usa la energía
del gradiente de Sodio para transportar Glucosa
al interior de la célula.
29. Mecanismo de transporte secundario
Na+-glucosa
• Este sistema se usa de manera original en
las células epiteliales del intestino. Estas
células toman glucosa y sodio del intestino
y lo transportan al torrente sanguíneo
utilizando la acción concertada de los
"simport" para Sodio/Glucosa, la glucosa
permeasa ( una proteína de difusión
facilitada para la glucosa) y las bombas de
Sodio/Potasio.
• Este sistema se usa de manera original en
las células epiteliales del intestino. Estas
células toman glucosa y sodio del intestino
y lo transportan al torrente sanguíneo
utilizando la acción concertada de los
"simport" para Sodio/Glucosa, la glucosa
permeasa ( una proteína de difusión
facilitada para la glucosa) y las bombas de
Sodio/Potasio.
30. Mecanismo de transporte secundario
Na+-glucosa
• Se debe hacer notar que las células del
intestino se encuentran unidas entre si por
"uniones estrechas"( tight junctions) que
impiden que nada proveniente del
intestino pase al torrente sanguíneo sin
ser primero filtradas por las células
epiteliales.
• Se debe hacer notar que las células del
intestino se encuentran unidas entre si por
"uniones estrechas"( tight junctions) que
impiden que nada proveniente del
intestino pase al torrente sanguíneo sin
ser primero filtradas por las células
epiteliales.
32. IONOFOROS
• Precisará los fármacos (ionóforos) como
mecanismo de acción en la membrana
plasmática (Valinomicina y gramicidina).
– Ciertos microbios sintetizan pequeñas
moléculas orgánicas hidrofóbicas llamadas
ionóforos, que funcionan como lanzaderas,
que se disuelven en la bicapa lipídica y
aumentan la permeabilidad de la membrana
a determinados iones.
• Precisará los fármacos (ionóforos) como
mecanismo de acción en la membrana
plasmática (Valinomicina y gramicidina).
– Ciertos microbios sintetizan pequeñas
moléculas orgánicas hidrofóbicas llamadas
ionóforos, que funcionan como lanzaderas,
que se disuelven en la bicapa lipídica y
aumentan la permeabilidad de la membrana
a determinados iones.
33. Clasificación de ionóforos
• Ionóforos transportadores móviles.
• Ionóforos formadores de canal.
• Básicamente su funcionamiento radica en
bloquear la carga del ión, dejándolo pasar
a través de una zona hidrofóbica, sin
ningún gasto de energía. De esta manera
el ión pasa de un lado a otro de la capa
por diferencia de gradiente.
• Ionóforos transportadores móviles.
• Ionóforos formadores de canal.
• Básicamente su funcionamiento radica en
bloquear la carga del ión, dejándolo pasar
a través de una zona hidrofóbica, sin
ningún gasto de energía. De esta manera
el ión pasa de un lado a otro de la capa
por diferencia de gradiente.
34. Transportadores Iónicos móviles
(TIM)
• 1- Valinomicina:
– Es un polímero en forma anillada, que incrementa
la permeabilidad del K+ .
• 2- A23187
– La diferencia con el anterior es, primero, realiza un
transporte de cationes bivalentes como el Ca+ y
Mg+ y no de monovalente, segundo es que actúa
como lanzadera de intercambio, esto significa que
por el pasaje de un catión bivalente, debe pasar al
otro lado dos protones (H+).
• 1- Valinomicina:
– Es un polímero en forma anillada, que incrementa
la permeabilidad del K+ .
• 2- A23187
– La diferencia con el anterior es, primero, realiza un
transporte de cationes bivalentes como el Ca+ y
Mg+ y no de monovalente, segundo es que actúa
como lanzadera de intercambio, esto significa que
por el pasaje de un catión bivalente, debe pasar al
otro lado dos protones (H+).
35. Formadores de Canales (FC)
• Gramidicina A
• Es un péptido lineal de 15 aminoácidos, con
cadenas laterales hidrofóbicas. Dos de estas
moléculas se juntan en la bicapa formando un
canal transmembranal, que actúa
selectivamente permitiendo que los cationes
monovalentes (H+, K+ y el Na+) fluyan a favor
del gradiente. La gramicidina es un antibiótico
sintetizado por algunas bacterias para matar
otros organismos, provocándoles un colapso de
gradientes de sodio, hidrógeno o potasio a nivel
de membranas.
• Gramidicina A
• Es un péptido lineal de 15 aminoácidos, con
cadenas laterales hidrofóbicas. Dos de estas
moléculas se juntan en la bicapa formando un
canal transmembranal, que actúa
selectivamente permitiendo que los cationes
monovalentes (H+, K+ y el Na+) fluyan a favor
del gradiente. La gramicidina es un antibiótico
sintetizado por algunas bacterias para matar
otros organismos, provocándoles un colapso de
gradientes de sodio, hidrógeno o potasio a nivel
de membranas.
36. Diferencias básicas entre los dos
sistemas
• En las del primer caso (TIM), en
condiciones de temperaturas muy bajas o
sea por debajo del punto de congelación
de una membrana, estos transportadores
pierden su capacidad de acción dejando
de transportar iones. En cambio a esas
mismas temperaturas los FC mantienen
su actividad normalmente.
• En las del primer caso (TIM), en
condiciones de temperaturas muy bajas o
sea por debajo del punto de congelación
de una membrana, estos transportadores
pierden su capacidad de acción dejando
de transportar iones. En cambio a esas
mismas temperaturas los FC mantienen
su actividad normalmente.
37. Diferencias básicas entre los dos
sistemas
• Con respecto a la velocidad de pasajes iónicos también
se pudo notar una gran diferencia entre los dos tipos. En
el caso de los FC se observó que estos dímeros son
inestables y se forman y se disocian continuamente, por
lo que el tiempo promedio de apertura de un canal es
aproximadamente un segundo, si a esto le sumamos un
gradiente intenso, los FC puede transportar unos 20000
cationes por cada canal abierto/ milisegundo, este valor
es unas mil veces superior al número de cationes que
pueden pasar en el mismo intervalo de tiempo para una
sola molécula transportadora móvil.
• Con respecto a la velocidad de pasajes iónicos también
se pudo notar una gran diferencia entre los dos tipos. En
el caso de los FC se observó que estos dímeros son
inestables y se forman y se disocian continuamente, por
lo que el tiempo promedio de apertura de un canal es
aproximadamente un segundo, si a esto le sumamos un
gradiente intenso, los FC puede transportar unos 20000
cationes por cada canal abierto/ milisegundo, este valor
es unas mil veces superior al número de cationes que
pueden pasar en el mismo intervalo de tiempo para una
sola molécula transportadora móvil.
39. Conclusión
• Es sumamente importante que la célula
cuente con mecanismos de transporte de
moléculas hacia el interior y exterior de la
misma, y de esa manera poder llevar a
cabo el control de forma muy específica
de su medio interno, y ese control se
realiza a través de distintos mecanismos
unos pasivos (transporte pasivo) y otros
de control activo (transporte activo) .
• Es sumamente importante que la célula
cuente con mecanismos de transporte de
moléculas hacia el interior y exterior de la
misma, y de esa manera poder llevar a
cabo el control de forma muy específica
de su medio interno, y ese control se
realiza a través de distintos mecanismos
unos pasivos (transporte pasivo) y otros
de control activo (transporte activo) .
40. Conclusión
• Es así como la membrana plasmática es
la encargada de mantener el medio
interno regulando el equilibrio entre el
interior y exterior de esta.
• Los ionóforos son moléculas que actúan
en las membranas como lanzaderas para
varios iones.
• Es así como la membrana plasmática es
la encargada de mantener el medio
interno regulando el equilibrio entre el
interior y exterior de esta.
• Los ionóforos son moléculas que actúan
en las membranas como lanzaderas para
varios iones.
