MEMBRANAS CELULARES

1. MEMBRANAS CELULARES F LV

2. INTRACELULAR VS EXTRACELULAR

4. Homeostasis • Definición: Conjunto de procesos regulatorios que mantienen las composiciones del LIC y del LEC en estado estable.

5. Membrana Celular • Características: • Delgada y elástica (7.5-10 nm grosor) • Formada en mayor proporción por proteínas y lípidos • 55% proteínas • 25% de fosfolípidos • 13% de colesterol • 4% de otros lípidos • 3% de hidratos de carbono • Estructura básica, bicapa lipídica (2 moléculas de grosor) Parte hidrofóbica (porción ácido graso) e hidrofílica (porción fosfato) • Grandes moléculas de proteínas globulares intercalándose a lo largo de la lámina lipídica.

6. Membrana Celular

7. Membrana Celular • PROTEINAS: • Integrales (toda la membrana) canales estructurales (poros), proteínas transportadoras, bombas, receptores • Periféricas (ancladas a la superficie de la membrana, en la parte interna y unidas a las integrales), enzimas u otro tipo de reguladores. • Otras como parte del glucocálix y del citoesqueleto.

8. Membrana Celular • Carbohidratos (glucocáliz celular) • Se encuentran en forma de glucoproteínas y glucolípidos. La porción gluco, sobresale hacia el exterior de la célula. • Posee proteoglicanos (sustancias hidrocarbonadas unidas por pequeños grupos proteícos)

9. Membrana Celular • Funciones de las moleculas de hidratos de carbono (glucocáliz): • Están cargadas negativamente. • Punto de anclaje con otras células • Actúan como receptores de membrana, activando a los segundos mensajeros • Participan en acciones inmunitarias

10. Expresión de tipos de proteínas • La membrana celular expresa el mismo tipo de proteinas en todas las células?? • NO, de acuerdo a la función • Neuronas: más canales de Na+ • Músculo liso: menos canales de Na+

11. Cómo atraviesan la membrana las diferentes sustancias? • Lipofílicas no cargadas (> coeficiente de Difusión.): atraviezan la capa lipídica (O2, CO2). • Polares pequeñas(> coeficiente de Dif.): por poros intermoleculares (H2O). • Hidrofílicas o polares grandes: a través de un transportador (glu, aa) o canal (iones).

12. Cuáles son los principales procesos por los que las sustancias atraviezan las membranas celulares? • Transporte Pasivo • Difusión simple • Difusión facilitada • Osmosis • Filtración • Dialisis • Transporte activo

15. Características del transporte activo • Ocurre en contra del gradiente electroquímico (t.a.) • Requiere de un transportador (t.f. y t.a.) • Está limitado por la velocidad y es saturable (t.f. y t.a.) • Requiere de ATP para obtener energía (t.a)

18. Tipos de Transporte Activo • PRIMARIO: requiere energía de la hidrólisis del ATP, o de otro enlace fosfato. • SECUNDARIO: la energía deriva de la diferencia de concentración creada por transporte activo. • Cotransporte • Contratransporte

19. Transporte activo primario • Bomba de 3Na+/2K+ ATPasa: • Su inhibición (> [Na+] en el LIC) por glucósidos cardiacos aumenta la fuerza contráctil del corazón. • Bomba de Ca++ ATPasa: mantiene baja la [Ca] en el LIC (10 -7 M). • Bomba de H+/K+ ATPasa: bombea [H+] del LIC a la luz del estómago. • Su inhibición reduce la [H+]

20. Bomba de Na+/K+ ATPasa • Se encuentra en todo tipo de célula • Es una proteina integral (transmembranaria) • Transporta corriente, es electrogénica • En reposo contribuye a 45% de nuestros gastos energéticos • Es responsable de las concentraciones intra y extra celulares de Na+ y K+

21. Transporte activo secundario • COTRANSPORTE (glu, aa) Na+ 3Na+ 2K+ glu glu

22. Transporte activo secundario • CONTRATRANSPORTE (3Na+/2Ca++) fenómenos de contracción muscular. (Na+/H+) previene la acidificación del LIC. 3Na+ Ca++ Na+ H+

23. OSMOSIS • Se refiere a la difusión simple del H2O a favor de su gradiente de concentración.

26. Presión Osmótica • Es la presión ejercida por las partículas en solución. • Provee el gradiente de [H2O] para la difusión de [H2O]. • P x V = R x T x m (M = C x V) P = R x T x C C, depende de g y de s g = #de partículas/mol (osm/mol) s = facilidad de un soluto para atravezar una membrana (coef. de reflexión) s =1, impermeable al soluto; s =0, 100% permeable al soluto

27. OSMOLARIDAD OSM = g . C g = número de partículas/mol (osm/mol) C = concentración (mM/L)

28. OSMOLARIDAD • Una concentración de glucosa de 20 mmol/l, con un coef. de reflexión de 0.9, generará un mayor flujo de agua que una concentración de urea de 50 mmol/l, con un coef. de reflexión de 0.2 (V o F ??) • Una concentración de urea de 150 mmol/l, con un coef. de reflexión de 1, generará un mayor flujo de agua que una concentración de NaCl de 145 mmol/l, con un coef. de reflexión de 1 (V o F ??)

29. OSMOLARIDAD • glucosa = 20 mmol/l, coef. de reflexión = 0.9, urea = 50 mmol/l, coef. de reflexión = 0.2 glucosa=20x1.0x0.9 = 18 urea = 50x1.0x0.2 = 10 La glucosa. • urea = 150 mmol/l, coef. de reflexión = 1, • NaCl = 145 mmol/l, coef. de reflexión = 1 urea = 150x1.0x1.0 = 150 NaCl= 145x2.0x1.0 = 290 El NaCl generará un mayor flujo de agua

30. El flujo osmótico a través de una membrana celular disminuye si... • Disminuye la permeabilidad de la membrana a las partículas en solución • Disminuye la diferencia de concentración de las partículas a través de la membrana • Ambas son verdaderas • Ninguna es verdadera

31. El flujo osmótico a través de una membrana celular disminuye si... • Disminuye la permeabilidad de la membrana a las partículas en solución • Disminuye la diferencia de concentración de las partículas a través de la membrana • Ambas son verdaderas • Ninguna es verdadera

34. Potencial de membrana • Es la diferencia de potencial generada cuando un ión se difunde siguiendo su gradiente de concentración. • No genera cambios en la concentración del ión.

35. Potencial de equilibrio • Dada una diferencia de concentración y una membrana semipermeable, se genera una diferencia de potencial (potencial de difusión). • La carga que se transporta a un lado de la membrana retarda y luego detiene la mayor difusión del ión. •  El POTENCIAL DE EQUILIBRIO se opone o equilibra exactamente a la tendencia de la difusión de un ión a seguir la diferencia de concentración.

36. Potencial de equilibrio • Se calcula mediante la Ecuación de NERNST E = -2.3 RT log 10 (Ci) zF (Ce) • 2.3 RT/F = cte. 60 mV a 37 oC • Z = carga del ión En el potencial de equilibrio, el flujo neto de iones a través de la membrana es cero.

37. Potencial de membrana en reposo (de -50 a -90 mV) • Es la diferencia de potencial entre el exterior y el interior de la célula en reposo. • Es el potencial promedio debido a la difusión de todos los iones que pueden atravesar la membrana. • Porqué es negativo??

38. Potencial de membrana en reposoPorqué es negativo?? • La membrana en reposo es de 20 a 100 veces más permeable al K+ que a los otros iones. • El K+ se mueve del LIC al LEC y deja un exceso de cargas negativas hacia el lado citoplasmático de la membrana celular. • La bomba de Na+/K+ genera negatividad adicional (5 a 20%).

39. Canales iónicos • Son vías celulares con filtros de selectividad y con compuertas que los ponen en estados conformacionales funcionales diferentes: • REPOSO: cerrado, pero disponible para su apertura por estímulos químicos o eléctricos. • ACTIVADO: abierto, permite el paso de una corriente iónica. • INACTIVADO: cerrado, y NO disponible para su abertura

40. Cambios en el potencial de membrana. DEFINICIONES • DEPOLARIZACION: el potencial cambia de -90 mV hacia O mV (menos polarizado) • UMBRAL: nivel de potencial donde suficiente depolarización ha ocurrido para generar un potencial de acción. • REPOLARIZACION: el potencial vuelve de O mV hacia -90 mV (se polariza de nuevo) • HIPERPOLARIZACION: el potencial se vuelve más negativo (se polariza) que el potencial de reposo

41. Potencial de acción umbral +50 mV 0 repolarización depolarización -50 hiperpolarización -100 msec 1 2 0

42. Cambios de Na+ y K+ durante el potencial de acción Un potencial de acción se refiere a la serie de cambios de potencial • DEPOLARIZACION: • Se abren las compuertas m, se activan los canales de Na+, fluye Na+ hacia el LIC • REPOLARIZACION: • Se abren las compuertas n, se activan los canales de K+, fluye K+ hacia el LEC

43. B Na+ K+ LEC A A LIC C B Per. Refrac. Relativo Per. Refrac. Absoluto (*) (*) Filtros de selectividad C COMPUERTAS h n m

44. La importancia del K+ Cambios de K+ en el LEC alteran el potencial de equilibrio y el potencial de reposo • A < K+ en el LEC, > gradiente de concentración  Un potencial de equilibrio más (-), hiperpolarización • A más (-) el potencial de equilibrio • Más (-) el potencial de reposo

45. La importancia del K+ Porqué una disminución del K+ en el LEC provocaría debilidad muscular? • Porque el potencial de reposo se encontraría mucho más lejos del UMBRAL, lo que retrasaría el inicio del potencial de acción.

46. Porqué se activan los canales de Na+ antes de los de K+ en respuesta al estímulo de depolarización?

47. Porqué se activan los canales de Na+ antes de los de K+ en respuesta al estímulo de depolarización? • Porque los canales de Na+ son más sensibles al cambio de voltaje que los canales de K+ • Los canales de Na+ se activan en presencia de potenciales de membrana más negativos.

48. Cómo difieren los potenciales de acción de una célula nerviosa, cardiaca y de músculo liso?