1. Transporte de sustancias
a través de la membrana celular
Dra. Karina Soto Ortiz
Cirujana Oftalmóloga
Córnea y Cirugía Refractiva
Imagenología Corneal

2. Papel de la membrana celular
• Bicapa lipídica como barrera
• Excepto algunas sustancias liposolubles
• Proteínas transportadoras
• Proteínas de los canales o poros

3. Transporte de sustancias
• Difusión
• Movimiento molecular aleatorio de las
sustancias a través de espacios
intermoleculares de la membrana, o a través de
un poro proteico.
• O en combinación con una proteína
transportadora.
• La energía que se usa es la del movimiento
cinético normal de la materia.

4. Transporte de sustancias
• Transporte activo
• Movimiento de iones u otras sustancias en
combinación con una proteína transportadora
contra un gradiente de energía, desde un
estado de baja concentración a un estado de
alta concentración.
• Necesita energía adicional.

6. Vías de transporte de la
membrana celular y mecanismos
básicos de transporte

7. DIFUSION
• Todas las moléculas e iones de los líquidos
corporales están en continuo movimiento (“Calor”).
Cuanto mayor sea el movimiento, mayor es la
temperatura.
• Cuando una molécula A se acerca a una molécula
estacionaria B, hay fuerzas que rechazan a la
molécula B transfiriéndole energía de movimiento
y la molécula A se enlentece.

8. Difusión de una molécula de un fluido
durante una milésima de segundo

9. Difusión
• Difusión simple
• Sin interacción de proteínas transportadoras.
• La velocidad depende de
• La sustancia disponible
• La velocidad del movimiento cinético
• Número y tamaño de las aberturas de la
membrana

10. Difusión simple
• Dos rutas
• A través de los intersticios de la bicapa lipídica
(sustancias liposolubles)
• Óxígeno, nitrógeno, alcoholes, anhídrido
carbónico
• A través de canales acuosos que forman las
proteínas transportadoras.
• Agua, urea.

11. Difusión
• Difusión facilitada
• Necesita una proteína transportadora
• Las moléculas o los iones se unen a ella, y la
proteína se desplaza a través de la membrana.

12. Mecanismo propuesto para la difusión facilitada

13. DIFUSIÓN FACILITADA
• Canales proteicos
• Permeables selectivos
• Diámetro, forma, carga eléctrica, enlaces químicos.
• Se abren o cierran por compuertas

14. Transporte de sodio y potasio
a través de canales proteicos
Cambios conformaciones para abrir o cerrar
las “compuertas” que recubren los canales

15. Activación de los canales proteicos
• La activación proporciona un medio para controlar la
permeabilidad iónica de los canales.
• Para abrir y cerrar las “compuertas” se lleva a cabo un
cambio conformacional de la proteína.
• Activación por voltaje
• Activación química (por ligando)

16. Activación por voltaje
• La conformación molecular de la
compuerta o de sus enlaces químicos
responde al potencial eléctrico.
• Carga negativa en el interior de la
membrana celular – compuertas
externas de canales de sodio cerradas
• Si se pierde carga negativa se abren
las compuertas y permiten la entrada
de sodio.
(Potencial de acción nervioso)

18. Activación por voltaje
• Canales de potasio se abren cuando el interior
de la membrana celular adquiere carga
positiva, lo que finaliza el potencial de acción.
Canal de potasio cerrado y abierto

19. Activación química
• Las compuertas se abren por la unión de un ligando a la
proteína, lo que produce un cambio conformacional.
• Por ejemplo: canal de acetilcolina

20. Difusión simple vs facilitada
• Difusión simple
• La velocidad de la difusión a través de un canal
abierto aumenta de manera proporcional a la
concentración de la sustancia que difunde.
• Difusión facilitada
• La velocidad de difusión se acerca a un máximo
(Vmax) a medida que aumenta la concentración
de la sustancia que difunde.

21. Efecto de la concentración de una sustancia sobre
la velocidad de difusión a través de una membrana

22. Difusión facilitada
• Glucosa y aminoácidos
• La molécula transportadora de la glucosa puede aumentar
su velocidad hasta 10-20 veces gracias a la insulina.

23. Factores que influyen en la velocidad neta
de difusión
1. Concentración de la sustancia
• La velocidad a la que una sustancia
difunde hacia dentro es proporcional
a la concentración de las moléculas
en el exterior y viceversa.

24. Efecto de la diferencia de concentraciones

25. Factores que influyen en la velocidad neta
de difusión
2. Potencial eléctrico
• Gradiente eléctrico: la carga
positiva atrae iones negativos y
viceversa, independientemente
de la concentración.

26. Efecto de la diferencia de potencial eléctrico

27. Factores que influyen en la velocidad neta
de difusión
3. Diferencia de presión
• Por ejemplo, en la membrana capilar la
presión es aproximadamente 20mmHg
mayor en el interior que en el exterior
del capilar.
• La presión significa la suma de todas
las fuerzas de las diferentes moléculas
que chocan contra una superficie en un
momento dado.

28. Efecto de la diferencia de presión

29. Ósmosis a través de membranas con
permeabilidad selectiva
• Aunque el agua difunde en ambas direcciones 100
veces el volumen del eritrocito en 1 segundo, hay un
movimiento neto cero, por tanto el volumen permanece
constante.
• En ciertas condiciones se produce una diferencia de
concentración del agua (u otras sustancias) haciendo
que la célula se hinche o se deshidrate.

30. Ósmosis
• Es el proceso de movimiento neto de
agua que se debe a una diferencia de la
concentración de agua.

31. Ósmosis en una membrana celular

32. Presión osmótica
• La cantidad exacta de presión para detener la
ósmosis.
• La presión osmótica que ejercen las partículas de
una solución (iones o moléculas) está determinada
por su número: concentración molar.

33. Presión osmótica en una membrana
semipermeable

34. No se puede desatar un
nudo sin saber cómo está
hecho.
Aristóteles

35. Transporte activo
• Transporte de sustancias contra gradiente de
concentración, eléctrico o de presión. La proteína
transportadora imparte energía a la sustancia transportada.
• Transporte activo primario
• La energía procede de la escisión del ATP
• Transporte activo secundario
• La energía procede secundariamente de la energía
que se ha almacenado en forma de diferencias de
concentración iónica entre los dos lados de una
membrana celular originado del transporte activo
primario.

36. Transporte activo primario
• Bomba sodio-potasio
• Bombea iones sodio hacia afuera y iones potasio
hacia adentro de la membrana celular.
• Responsable de mantener las diferencias de
concentración de sodio y potasio y de establecer un
voltaje eléctrico negativo en el interior de las células
(base de la función nerviosa)

37. Bomba sodio-potasio
• Proteína transportadora
• 2 proteínas globulares
• Subunidad
• 3 receptores para Na hacia el interior
• 2 receptores para K hacia el exterior
• Actividad ATP-asa
• Subunidad
• Ancla el complejo proteico a la membrana

38. Mecanismo propuesto de la bomba Na-K-ATPasa

39. Bomba Na-K-ATPasa
1. Se unen 2 iones K al exterior y 3 iones Na al interior,
2. se activa la ATPasa y se escinde en ADP liberando un
enlace de energía de fosfato
3. Hay un cambio químico y conformacional en la molécula
transportadora
4. Entran 2 iones K y salen 3 iones Na.
• Las concentraciones relativas de ATP, ADV y fosfato, asi
como los gradientes electroquímicos de Na y K
determinan la dirección de la reacción enzimática.

41. Función de la bomba Na-K
• Controla el volumen celular
• Dentro de la célula hay proteínas y moléculas que
dan carga negativa y atraen K, Na y otros iones
positivos.
• Desplaza 1 carga positiva neta hacia el interior,
generando
• Positividad fuera de la célula
• Negatividad dentro de la célula
Esto genera un potencial eléctrico a través de la
membrana (bomba electrógena)

42. Transporte activo primario de calcio
• La concentración de calcio es baja dentro de la célula
(100,000 veces menos que extracelular)
• Bomba en la membrana celular
• Saca calcio de la célula
• Bomba en organelos vesiculares (retículo sarcoplásmico
muscular, mitocondrias)
• Bombea calcio hacia los organelos.

43. Transporte activo primario de hidrógeno
• Estómago y riñones
• Glándulas gástricas
• Formación de ácido clorhídrico
• Túbulos renales
• Eliminan a través de la orina el exceso de iones
hidrógeno.

44. Transporte activo secundario
• Cotransporte
• La energía de difusión del sodio arrastra consigo
otras sustancias.
• Se necesita el acoplamiento por medio de una
proteína transportadora.
• Contratransporte
• La sustancia se transporta al exterior, mientras el
sodio entra.
• Los puntos de unión están dentro y fuera de la
membrana celular.

45. Cotransporte de glucosa y aminoácidos
+ sodio
Tubo digestivo y túbulos renales
• La glucosa y los aminoácidos entran a la célula contra
grandes gradientes de concentración.
• La proteína transportadora de sodio no cambiará su
conformación hasta que se una también una molécula
de glucosa.
• Hay un grupo de proteínas específicas para cada grupo
de aminoácidos.

46. Mecanismo propuesto para el cotransporte de glucosa con sodio

47. Contratransporte de calcio e hidrógeno
+ sodio
• Contratransporte sodio-calcio se produce en casi todas
las membranas celulares
• Entra sodio, sale calcio.
• Contratransporte sodio-hidrógeno en los riñones
• Entra sodio a la célula, sale hidrógeno hacia la luz
tubular.

49. Transporte activo a través de capas celulares
• Epitelio intestinal
• Epitelio de los túbulos renales
• Epitelio de las glándulas exócrinas
• Epitelio de la vesícula biliar
• Membrana del plexo coroideo
1. Transporte activo a través de la membrana celular
2. Difusión simple o facilitada a través de la membrana
celular en el polo opuesto.

50. Difusión del sodio y el agua de la luz hacia la célula:
1. En las membranas basales y laterales, el sodio es
transportado activamente hacia el líquido extracelular
1. El elevado gradiente de concentración del sodio produce
la ósmosis del agua.