Liceo Industrial de San Miguel Agustín Edwards Ross. Nivel Primeros Medios 2011 Prof. Sergio Gómez M. Revisa atentamente cada una de las diapositivas y además consulta en tu Texto del Estudiante estos temas. Atte. Prof. Sergio Gómez La Membrana celular La membrana celular está formada por una bicapa lipídica, es decir por 2 capas de fosfolípidos Y entre los fosfolípidos se encuentran moléculas de Proteínas de diferentes tipos Ver pág. 64 del Texto del Estudiante Célula y Membrana celular A través de la membrana se mueve el material que entra o sale de la célula, tales como iones y moléculas de distinto tipo. El proceso puede ocurrir de diferentes maneras, dependiendo del tipo de partícula a transportar, de la urgencia con que se deba mover el material, de la disponibilidad de energía, etc. Hay 2 formas de transporte a través de la membrana: Transporte Pasivo y Transporte Activo El transporte celular O Es el movimiento constante de sustancias a través de la membrana celular. O El Transporte celular puede ser Activo o Pasivo. O El Transporte Activo es el movimiento de sustancias a través de la membrana usando energía de la célula (ATP). O El Transporte Pasivo NO requiere de energía celular. Depende de la energía O cinética de las partículas de la materia (átomos y moléculas) que están en constante movimiento.(También puede ser energía eléctrica en caso de iones) O En los sólidos las moléculas vibran en un solo sitio. En los líquidos y gases, O las partículas van de un sitio a otro al azar, en línea recta hasta que chocan O con otras partículas y cambian de dirección. Ver pág.71 del Texto del Estudiante T R A N S P O R T E P A S I V O Difusión La difusión es el movimiento de átomos y moléculas de una región de mayor concentración a una de menor concentración. En le caso de un cubo de azúcar en un vaso de agua, la difusión continuará hasta que el azúcar esté diluida por completo en el agua. Una vez que esto ocurre, la concentración no cambia. Las moléculas seguirán moviéndose pero la concentración se mantendrá constante y a esto se le llama equilibrio dinámico. Lo mismo pasa con una gota de colorante en el agua. A través de la bicapa de la membrana también ocurre Difusión como muestra la próxima diapositiva El gradiente de concentración es la medida de la diferencia de la concentración de una sustancia en dos regiones. Ej A y B en el esquema La velocidad de la difusión es directamente proporcional al tamaño del gradiente de concentración. Mayor gradiente de concentración Mayor velocidad de difusión El oxígeno y el bióxido de carbono pasan a través de los poros de la membrana celular por difusión. La moléculas de oxígeno están altamente concentradas fuera de la célula y se difunden hacia el interior de la célula. Las moléculas de bióxido de carbono se difunden en cambio hacia el exterior de la célula donde está menos concentrado T R A N S P O R T E P A S I V O Difusión simple En la Difusión Simple las partículas se mueven desde donde están más concentradas hacia donde están menos concentradas, es decir, el movimiento es a favor del Gradiente de concentración En el proceso NO se gasta energía por parte de la célula. La Difusión Simple ocurre a través de la bicapa de la membrana celular. Algunas partículas que son transportadas por Simple Diusión; agua, urea, O2 CO2 T R A N S P O R T E P A S I V O Difusión facilitada Se produce por la acción de moléculas transportadoras que permiten que moléculas específicas puedan pasar al otro lado de la membrana celular. Las moléculas transportadoras son proteínas. La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración o sea de mayor a menor concentración . Las sustancias se mueven más rápido que en la difusión simple. La glucosa se mueve hacia los glóbulos rojos por difusión facilitada y se difunde mucho más rápido que otros tipos de azúcares con propiedades parecidas. Solo cierto tipo de moléculas se mueven por difusión facilitada. T R A N S P O R T E P A S I V O Difusión Facilitada En esta forma de Difusión las moléculas atraviesan la membrana a través de unas proteínas que facilitan su paso. Hay 2 tipos de estas proteínas, ambas son Proteínas integrales o transmembr. Proteínas Canal Estas pueden ser de 2 tipos: • Permanentemente abiertas o Canales iónicos y • Compuertas que abren y cierran para dar paso temporal a las partículas Ligando Esta animación muestra una proteína Compuerta regulada por Ligando Transportadores (Carriers) o Proteínas Transportadoras Estas proteínas transportan moléculas(monómeros) por ejemplo Glucosa Compuerta T R A N S P O R T E P A S I V O T R A N S P O R T E P A S I V O Una molécula transportadora en la membrana tiene un sitio activo donde solo se acomodan ciertas sustancias. Cuando una sustancia entra a la molécula transportadora, la molécula libera energía, y se cambia la forma de la molécula transportadora. Se cree que la molécula gira y lleva a la sustancia que transporta al interior de la célula. Una vez que la molécula transportadora libera la sustancia que llevaba, la molécula transportadora queda libre para continuar el proceso. La glucosa, los minerales y algunos iones se mueven hacia el interior de la célula por transporte activo. Los materiales de desecho salen de algunas células de esta forma también. T R A N S P O R T E A C T I V O Transporte Activo El transporte de algunos materiales hacia adentro y hacia fuera de la célula, ocurre contra un gradiente de concentración. El Transporte Activo, es el proceso mediante el cual la célula utiliza energía (ATP.) para mover átomos y moléculas contra un gradiente de concentración. Pare esto, la célula usa energía para mover sustancias desde regiones de baja concentración hasta regiones de alta concentración. Un ser humano en reposo utiliza de 30 a 40% de toda su energía para el transporte activo de materiales hacia las células. T R A N S P O R T E A C T I V O En esta forma de transporte las partículas se mueven en contra del Gradiente de concentración, es decir, desde donde están menos concentradas hacia donde están más concentradas. Se requiere energía por parte de la célula. La enrgía que la célula ocupa es el Adenosín trifosfato (ATP) también llamado Trifosfato de Adenosina Hay 2 formas de Transporte Activo: • Transporte mediante Bombas Ejs. La de Na-K y la de Ca • Transporte en Masa o de elevada masa molecular T R A N S P O R T E A C T I V O La Bomba de Sodio (Na) - Potasio (K) a. un ion Na+ proveniente del citoplasma se inserta con precisión en la proteína de transporte. b. Luego, una reacción química que involucra al ATP une un grupo fosfato (P) a la proteína, liberándose ADP (difosfato de adenosina). Este proceso da como resultado c. un cambio en la conformación de la proteína que hace que el Na+ sea liberado afuera de la célula. d. Un ion K+ en el espacio extracelular se inserta en la proteína de transporte, que en esta conformación ofrece una mejor acopladura para el K+ que para el Na+. e. El grupo fosfato luego se libera de la proteína, induciendo la conversión a la otra forma, y el ion K+ es liberado en el citoplasma (f). Ahora, la proteína está lista una vez más para transportar Na+ hacia fuera de la célula. Las células tienen otras formas de pasar moléculas pequeñas y grandes, grupos de moléculas y hasta células enteras a través de la membrana celular. La Endocitosis es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales que no pueden pasar a través de la membrana celular por su gran tamaño o masa . Endocitosis Hay tres tipos de Endocitosis: la Pinocitosis , la Fagocitosis y la Endocitosis mediada por Receptor En la Pinocitosis la célula adquiere células pequeñas o gotas de líquidos a. En la fagocitosis, el contacto entre la membrana plasmática y una partícula sólida induce la formación de prolongaciones celulares que envuelven la partícula, englobándola en una vacuola. Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vacuola y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vacuola. La sustancia ingerida queda en una gran vesícula endocítica llamada fagosoma. El fagosoma frecuentemente se fusiona a un lisosoma que vacía en él sus enzimas, digiriendo o destruyendo los contenidos. b. En la pinocitosis, la membrana celular se invagina, formando una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula. c. En la endocitosis mediada por receptor, las sustancias que serán transportadas al interior de la célula deben primero acoplarse a las moléculas receptoras específicas. Los receptores se encuentran concentrados en zonas particulares de la membrana (depresiones) o se agrupan después de haberse unido a las moléculas que serán transportadas. Cuando las depresiones están llenas de receptores con sus moléculas especificas unidas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula. La pinocitosis es un proceso es básicamente idéntico a la fagocitosis. Sin embargo, a diferencia de la fagocitosis, que es un proceso que únicamente se realiza en células especializadas (células fagocíticas), casi todas las células eucarióticas, tanto las de organismos unicelulares como de animales multicelulares, forman continuamente vesículas pinocíticas a partir de su membrana celular. En la endocitosis mediada por receptor, determinadas proteínas de membrana sirven como receptores de moléculas o macromoléculas específicas que serán transportadas dentro de la célula. Por ejemplo, el colesterol entra en las células animales por este mecanismo. Existen receptores específicos de la superficie celular que interactúan con determinadas moléculas. La unión a partículas específicas provoca la formación de una vesícula que transporta a las moléculas de colesterol al interior de la célula. Algunos receptores, cuando están desocupados o libres, se encuentran dispersos al azar sobre la superficie de la membrana. Esto ocurre, por ejemplo, con los receptores para la hormona insulina. Cuando las moléculas que serán transportadas al interior de la célula se unen a los receptores, éstos se juntan. Posteriormente, se forma una vesícula y los receptores cargados de hormona son transportados al interior de la célula. Tipos de Endocitosis Endocitosis y luego Exocitosis La endocitosis es el movimiento de materiales hacia adentro de la célula, por medio de vesículas de membrana. La exocitosis es el movimiento de materiales hacia afuera de la célula, por medio de vesículas membranosas. Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular. Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al medio. Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho. En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.