Membranas y Transporte a través de membranas.

Tema 12, Membranas y Transporte a través de membranas.
Agregados Lipídicos.
Lípidos que se asocian para dar lugar a:
► Micelas, estructuras esféricas con moléculas ordenadas excluyendo el agua con sus cabezas hidrofílicas hacia fuera.
► Bicapa, se asocian formando dos láminas delimitadas por las cabezas polares.
► Liposoma, estructura generada por una bicapa que a fusionado sus extremos.
Membranas Biológicas
Sirven para dar identidad, además son una barrera que controla el paso de sustancias y la comunicación con su entorno.
Tipos:
 Plasmáticas: delimitan la célula dejando en su interior el citoplasma y todos los orgánilus de la célula.
 Intracelulares, delimitan los orgánulos que componen la célula.
Funciones:
 Dar forma.
 Permitir el transporte de sustancias.
 Establecer reconocimiento gracias a antígenos de histocompatibilidad, proteínas HLA, todas las membranas del mismo tej tienen el mismo HLA.
Composición:
 Lípidos 40 a 60%. En la mayoría fosfolípidos.
 Proteínas, glúcidos.
La proporción del tipo de lípidos depende de la función.

Teoría del Mosaico Fluido

Todas las membranas biológicas están constituidas por distintas moléculas que encajan, estableciendo flexibilidad y fluidez, la membrana plasmática está formada por:
 Bicapa lipídica, con las regiones apolares encaradas una contra la otra en el centro y sus cabezas polares encaradas hacia el exterior.
 Proteínas que pueden ocupar tres posiciones, integrales, ancladas o periféricas.
 Glúcidos, sólo en la cara externa, para el reconocimiento celular.
Existe una asimetría entre las caras. En la externa son más abundantes la esfingomielina y la fosfatidilcolina, importantes para el reconocimiento celular.
Una cascada de señalización es un conjunto de reacciones que se desencadenan para poner en marcha la activación de una señal que ha sido emitido una hormona que ha llegado a la membrana celular. El primer activador es el Fosfatidilinositol-4-fosfato, de la membrana interna. Movimientos de los lípidos en la membrana:
Las cadenas de los ác grasos están en movimiento producido por relación de los enlaces C-C, El grado de fluidez depende de la composición lipídica y de la Tª. A baja Tª hay poco movimiento y la bicapa tiene un ordenamiento casi cristalino, Paracristalino.

Por encima de una Tª los lípidos pueden experimentar un movimiento rápido. La Tª de transición desde el estado paracristalino al fluido es característico de cada una y depende de su composición lipídica. Los ác grasos saturados se empaquetan bien en un ordenamiento paracristalino, pero los giros de los insaturados interfieren impidiendo la formación de este estado. Cuanto más ác grasos saturados, más Tª de transición. El contenido de esteroles es otro determinante de esta Tª. La estructura plana rígida del núcleo esteroide, insertado entre cadenas laterales, la inserción de esteroles impide el empaquetamiento ordenado de las cadenas, con lo que aumenta la fluidez. Por encima del punto de transición reduce la libertad de las cadenas, para girar con lo que reduce la fluidez. Los esteroles tienden a moderar los extremos.
 Difusión Lateral: Puede desplazarse lateralmente en la misma lámina.
 Rotación, movimiento del lípido sin cambiar la posición.
 Flip- flop, salta de una a otra lámina.
Proteínas de la Membrana.
Tienen su propio movimiento por difusión lateral. Se hizo un experimento con células humanas y de ratón, se consiguió una célula híbrida, en ella se observaba que las proteínas estaban separadas, y al cabo de un tiempo aparecían todas mezcladas.
► Proteínas Transmembrana: Están firmemente unidas a ella, son eliminables por la acción de agentes como detergentes que interfieren con las regiones hidrofóbicas. Tienen la propiedad de tener al menos una región hidrofóbica, que se encuentra en la bicapa. Tiene dos regiones polares, una fuera y otra dentro. Para estudiarlas se utilizan moléculas anfipáticas que forman micelas, que rodean las proteínas para que puedan ser solubles en medio polar.
La unión firme de las prot integrales es el resultado de interacciones hidrofóbicas entre los lípidos y los dominios hidrofóbicos. La secuencia de aa proporciona una predicción de estructura secundaria precisa. La polaridad relativa se ha determinado midiendo la variación de E libre producida cuando la cadena lateral del aa pasa de ser un solvente hidrofóbico a agua. Puede ser muy exotérmica o muy endotérmica. La hidrofobicidad global se calcula sumando las energías libres de transferencias y se puede obtener un índice hidropático pasa aquella región.
Una representación hidropática se utiliza para saber que fragmento está dentro de la membrana. En la ordenada se representa el índice de hidropaticidad, energía libre que se libera en un proceso de transferencia de un aa de un medio apolar a uno polar, específico para cada aa. Cuando obtenemos una curva de aa con un índice muy elevado, tenemos una región apolar.
► Proteínas Periféricas de membrana: asociadas a la membrana a través de interacciones electrostáticas y puentes de H. Son las anexinas que se encuentran en la parte posterior y favorecen la fusión de las membranas gracias a la participación del calcio como desencadenante. Son muy importantes en procesos de endocitosis y exocitosis. Determinan como se van a fusionar las vesículas intracelulares.
Transporte de solutos a través de la Membrana.
►Difusión Simple: movimiento de sustancias de manera que los solutos tienen a difundir la región donde están más concentrados a donde no. A favor de gradiente sin requerimiento de energía y ninguna molécula de la membrana participa.
Puede darse en función de la carga. Para igualar las cargas dentro y fuera, la dirección tiene a producirse espontáneamente, los cambios de soluto a través de la membrana depende tanto del gradiente como del gradiente eléctrico. Juntos se conocen como gradiente electroquímico.
►Difusión Facilitada o Transporte Pasivo: Hay proteínas en la membrana que ayudan al transporte de solutos, proteínas para transportar una sustancia que no requiere energía y se realiza a favor de gradiente. Puede ser:
 Uniporte, cuando una es transportada de un lado a otro.
 Cotransporte, es transportada de un lado a otro pero siempre junto al transporte de un segundo soluto que lo ayude. Puede ser Simporte, ambas en la misma dirección o Antiporte, fluye en un sentido y la otra al contrario.
El proceso de transporte se puede describir por analogía con una reacción enzimática, el “sustrato” es la sustancia, el “producto” es la sustancia del interior y el enzima es el transportador. La gráfica resultante es hiperbólica, a concentraciones externas elevadas la velocidad se acerca a la v máx. Las ecuaciones de velocidad:

En la que kt es una constante análoga a km, concentración de soluto que se requiere para la que la v sea la mitad de v máx. Cuanto más baja, mayor afinidad.
►Transporte Activo
Transporte dependiente de energía y en contra del gradiente, da lugar a la acumulación de un soluto por encima del punto del equilibrio.
 Primario, está acoplada directamente a una reacción química exergónica, supone la existencia de una proteína como canal transportador que hace el transporte contra del gradiente, todo unido y dependiente de la hidrólisis de ATP, que libera la E necesaria.

 Secundario, hay un primer soluto transportado a través de la membrana gracias a la energía que se obtiene del ATP, cuando está al otro lado favorece el transporte del soluto, para que un segundo soluto entre, necesita energía no directa proporcionada por el primer soluto transportado.


Bomba Na+/K+
Salen 3 cationes de Na+ por cada 2 de K que entran, con ello se consigue que la lámina interna quede mucho más negativa que el exterior. Una proteína constituida por dos subunidades, están abiertas en el extremo interno, hace que 3 cationes de Na+ queden unidos, el siguiente paso es una hidrólisis de ATP por una ATPasa para dar ADP+Pi, que fosforila la proteína, que cambie su lado de apertura, y entonces se liberan los 3Na+ y se unen los 2K+ y entonces de desfosforila y vuelve a su estado inicial, dejando los K+ en su interior.
Transportadores activos diferentes por ATP que son fosforalizadas reversiblemente como parte del ciclo de transporte. Todos los de tipo P tienen similitudes en la secuencia especialmente cerca del residuo de Asp que experimenta la fosforilación y todos son sensibles a la inhibición por el análogo del fosfato, el vanadato. Cada transportador es una proteína integral con múltiples regiones que atraviesan la membrana.
Gracias a las ATPasas de Tipo V, bombean protones, las plantas y hongos pueden mantener un pH ácido en el interior de las vacuolas, estas también son responsables de la acidificación de los lisosomas, endosomas, golgi y vesículas secretoras. Las ATPasas de tipo V no experimentan fosforilación-desfosforilación cíclica y no se inhiben por vanadato. Tienen una estructura compleja, con un dominio integral que actúa como un canal de protones y un dominio periférico que contiene el sitio de unión de ATP y la actividad ATPásica, la que genera cambios conformacionales es la energía liberada al hidrolizar ATP.
Las ATPasas del tipoF controlan en las reacciones de conservación de energía en bacterias, mitocondrias y cloroplastos. Catalizan el paso transmembrana contracorriente de protones impulsado por la hidrólisis del ATP y la reacción inversa, en la que el flujo de protones impulsa la síntesis de ATP, este tipo no se inhiben por vanadato y actúan como conservadores de energía, disminuyen la energía del medio para producir un cambio.
Ionóforos: Favorecen la movilidad de iones a favor de gradiente rompiendo el equilibrio estándar celular con el interior cargado negativamente hay dos tipos:
 Forman un canal en la membrana.
 Transportadores móviles el ión queda envuelto por un compuesto que tiene la capacidad de ser apolar en la superficie y polar en el interior. El ión se encuentra dentro y éste atraviesa la membrana, se trata de una micela invertida.
Transporte de Glucosa en Eritrocitos, difusión facilitada.
El metabolismo productor de E en el eritrocito depende de un suministro constante de glucosa que proviene del plasma. La glucosa entra en el eritrocito por difusión facilitada por un transportador de glucosa específico a una velocidad 50.000 veces mayor que sin el. El transportador es una proteína integral del tipo III que tiene 12 segmentos hidrofóbicos, cada uno forma una hélice que abarca la membrana. Sugiere que la unión lado por lado de varias hélices produce un canal transmembrana revestido de residuos hidrofílicos que pueden formar un enlace por pH con la glucosa al desplazarse por el canal.
Intercambiar Cloruro-Bicarbonato facilitada
Otro sistema del eritrocito es un intercambiador de iones esencial en el transporte de CO2, desde los tejidos a los pulmones. EL HCO3 vuelve a entrar en el plasma para ser transportado a los pulmones. Debido a que el HCO3 es más soluble que el CO2. Esta ruta aumenta la capacidad para transportar el CO2. En los pulmones, el HCO3 vuelve a entrar en el eritrocito y se convierte en CO2. El intercambiador también llamado proteína intercambiadora de aniones AE aumenta la permeabilidad al HCO3, es una proteína integral que facilita el movimiento simultáneo de dos anioones: por cada anión HCO3 que se traslada, se traslada un Cl- en la dirección opuesta. El acoplamiento del Cl y HCO3 es obligado, en ausencia de Cl se detiene el transporte.