La membrana celular está formada por una bicapa lipídica con proteínas insertadas que actúan como canales o transportadores. Existen dos mecanismos de transporte a través de la membrana: la difusión pasiva a través de canales o por liposolubilidad, y el transporte activo mediado por proteínas y que requiere energía. La velocidad de difusión depende del tamaño de molécula, gradientes iónicos y electromotores. El transporte activo incluye bombeo primario que usa ATP y

1. Fuente: «Tratado de Fisiología Medica» Decimosegunda Edición. Guyton y
Hall.

2. Concentraciones aproximadas de
electrolitos importantes y otras
sustancias en el LIC y en el LEC.

3. La barrera lipídica y las proteínas de transporte
de la membrana celular
Membrana bicapa lipídica con grandes números de moléculas proteicas
insertadas en los lípidos, muchas de las cuales penetran en todo el grosor de
la membrana.

4. La bicapa lipídica no es miscible con el LEC ni con el LIC. Constituye UNA
BARRERA frente al movimiento de moléculas de agua y otras sustancias
insolubles entre los compartimientos del LEC e INTRACELULAR.

5. Unas pocas sustancias (LIPOSOLUBLES) pueden penetrar en esta bicapa
lipídica y difunden directamente a través de la propia sustancia lipídica.

6. Las moléculas proteicas interrumpen la continuidad de la bicapa lipídica y
constituyen una ruta alternativa. Pueden actuar como PROTEINAS
TRANSPORTADORAS.

7. Proteínas diferentes actúan de una manera diferente.

8. Algunas tienen espacios acuosos en todo el trayecto del interior de la
molécula y permiten el movimiento libre de agua, iones o moleculas
seleccionadas.
PROTEINAS DE LOS CANALES

9. Otras se unen a las moléculas o iones que se van a transportar; cambios
conformacionales de las moléculas de la proteína hasta el otro lado de la
membrana.
PROTEINAS TRANSPORTADORAS

10. SON MUY SELECTIVAS PARA LOS TIPOS DE MOLECULAS O DE IONES
QUE PUEDEN ATRAVESAR LA MEMBRANA.

11. «Difusión» frente «transporte activo»
Movimiento molecular aleatorio de las sustancias
molécula a molécula, a través de espacios
Difusión intermoleculares de la membrana o en combinación
con una proteína transportadora.
Transporte a través
De membrana
Movimiento de iones o de otras sustancias a
través de la membrana en combinación con
Transporte activo una proteína transportadora la cual hace que la
sustancia se mueva contra un gradiente de
energía, desde una estado de baja
concentración a uno de alta concentración.

13. Difusión
Todas las moléculas e iones de los líquidos caporales están en MOVIMIENTO
CONSTANTE.
El movimiento de estas partículas es lo que llamamos:
Calor
Cuanto mayor sea el movimiento, mayor es la temperatura
El movimiento solo se puede interrumpir a la temperatura de CERO absoluto.

14. MOLECULA EN MOVIMIENTO
MOLECULA ESTACIONARIA
TRANSFERENCIA DE ENERGIA.
molécula en movimiento A,
se acerca a una molécula
estacionaria B.
Fuerzas electrostáticas y
nucleares de la molécula A
rechazan a la molécula B.
Transfiriendo parte de la
energia de A a B.

15. En consecuencia, la molécula adquiere energía cinética
del movimiento.
Mientras que la molécula se enlentece, perdiendo parte
de su energía cinética.

16. Así una única molécula en una
solución rebota entre las
otras molécula en varias
direcciones, rotando
aleatoriamente miles de
veces por segundo.

17. Difusión a través de la membrana celular
El movimiento cinético de las moléculas o delos iones
se produce atreves de una abertura de la membrana
Difusión o a través de espacios intermoleculares sin ninguna
simple interacción con las proteínas transportadoras de la
membrana.
Difusión a través de
la membrana celular
Precisa la interacción de una proteína
transportadora. La proteína transportadora
Difusión facilitada ayuda al paso de las moléculas o de los iones a
través de la membrana mediante su unión
química con los mismos y su desplazamiento a
través de la membrana de esta manera.

18. La velocidad de difusión viene determinada por:
1.- la cantidad de sustancia disponible.
2.- la velocidad del movimiento cinético.
3.- el numero y tamaño de las aberturas de la membrana a través de las
cuales se pueden mover las moléculas o los iones.

19. Se puede producir difusión simple a través de la membrana por 2 rutas:
1) A través de los intersticios de la bicapa lipídica si la sustancia es
liposoluble.
2) A través de canales acuosos que penetran en todo el grosor de la bicapa a
través de las proteínas transportadoras.

21. Difusión de sustancias liposolubles
La liposolubilidad es un factor que determina la rapidez con la que una
sustancia difunde a través de la bicapa lipídica.
Sustancias que pueden disolverse en la bicapa por su elevada liposolubilidad:
a) oxigeno
b) nitrogeno
c) anhidrido carbonico
d) alcoholes.
«la velocidad de difusión de cada una de las sustancias a través de la
membrana es DIRECTAMENTE PROPORCIONAL a su LIPOSOLUBILIDAD»

22. Difusión de agua y de otras moléculas insolubles en lípidos
a través de canales proteicos
El agua es muy insoluble en los lípidos membranales, pero pasa rápidamente a
través de los canales de las moléculas proteicas que penetran en el grosor de
la membrana.
La cantidad de agua total que difunde en las dos direcciones a través de la
membrana del ERITROCITO durante cada segundo es 100 VECES MAYOR que
el volumen del propio eritrocito.
A medida que las moléculas de las sustancias hidrosolubles aumentan de
tamaño su penetración disminuye.

23. Difusión a través de poros y canales proteicos: permeabilidad
selectiva y «activación de canales».
Las sustancias se pueden mover mediante difusión simple directamente a lo
largo de estos poros y canales desde un lado de la membrana hasta el otro.
Los POROS estan compuestos por PROTEINAS DE MEMBRANA CELULARES
INTEGRALES.
El diámetro de un poro y sus cargas eléctricas proporcionan una
SELECTIVIDAD que permite el paso de solo ciertas MOLECULAS..

24. Las acuaporinas permiten el rápido paso de agua a través de las membranas
celulares pero impide el de otras moléculas.
Existen 13 tipos diferentes de acuaporinas. Su densidad no es estática, se ve
alterada por diferentes CONDICIONES FISIOLOGICAS.

25. Características de los canales proteicos:
1) Permeabilidad de manera selectiva a ciertas sustancias.
2) Activación por voltaje o sustancias química:
-canales activados por voltaje.
-canales activados por ligandos.

26. Permeabilidad selectiva de los canales proteicos.
Esto se debe a las características del propio canal:
----su diámetro
----su forma
.----y la naturaleza de las cargas eléctricas y enlaces químicos que esta
situados a lo largo de sus superficies internas.

27. Los CANALES DE POTASIO permiten el paso de iones de potasio con una
facilidad 1.000 veces mayor que para el paso de iones de SODIO.
LOS CANALES DE POTASION TIENEN UNA ESTRUCTURA TETRAEDRICA
consistente en 4 subunidades proteicas idénticas que rodean a un PORO
CENTRAL.
En la parte superior del poro del canal de distribuyen BUCLES DE PORO que
forman un estrecho filtro de selectividad.

29. Existen diferentes filtros de selectivilidad que determinan la especificidad
del canal para cationes o aniones o para iones determinados como:
Na+ K+
Ca++

30. Canal de sodio: es de los mas importantes mide solo 0.3 po 0.5 nm de
diámetro.
Las superficies internas de este canal están revestidas con AMINOACIDOS
que TIENEN CARGA INTENSAMENTE NEGATIVA.

31. Activación de los canales proteicos.
Proporciona un medio para controlar la permeabilidad iónica de los canales.
La apertura y cierre de las
compuertas estan
controlados de dos maneras:
1.- activación por voltaje: la
conformación molecular de
la compuerta o de sus
enlaces químicos responden
al potencial eléctrico que se
establece a través de la
membrana celular.

32. 1.- activación química (por ligando): las compuertas de algunos canales se
abren por la unión de una sustancia química a la proteína; esto produce un
cambio conformacional o un cambio de los enlaces químicos de la molécula de
la proteína que abre o cierra la compuerta.

33. Estado abierto frente a estado cerrado de los
canales activados.
Registros de la corriente eléctrica que fluye a través de un único canal de
sodio cuando hay un gradiente de potencial de aproximadamente 25 mV a
través de la membrana.

34. Difusión Facilitada.
O también conocida como DIFUSION MEDIADA POR UN
TRASPORTADOR, una sustancia que se transporta de esta manera difunde a
través de la membrana utilizando una proteína transportadora especifica
para contribuir al transporte.
El TRANSPORTADOR FACILITA LA DIFUSION DE LA SUSTANCIA
HASTA EL OTRO LADO.

35. LA VELOCIDAD DE DIFUSION SE
ACERCA A UN MAXIMO, DENOMINADO:
V max,
A medida que aumenta la concentración de
la sustancia que difunde.

37. ¿Qué limita la velocidad de la
difusión facilitada?
-por un cambio conformacional o
químico en la proteína
transportadora , de modo que el
poro ahora se abre en el lado
opuesto de la membrana.

38. Entre las sustancias mas importantes que
atraviesas la membrana mediante difusión
facilitada están:
Glucosa y la
Mayor parte de aminoácidos.

39. Factores que influyen en la velocidad neta
de difusión
Esta velocidad neta esta determinada por varios factores:
1.- LA VELOCIDAD NETA DE DIFUSION ES PROPORCIONAL A LA
DIFERENCIA DE CONCENTRACION A TRAVES DE UNA MEMBRANA:
a) La velocidad a la que la
sustancia difunde hacia
dentro es proporcional a la
concentración de las
moléculas en el exterior.
b) La velocidad a la que las
moléculas difunden hacia
afuera es proporcional a su
concentración en el
exterior.

40. Por lo tanto
«la velocidad de difusión neta hacia el
interior de la célula es proporcional a la
concentración en el exterior menos la
concentración en el interior, o:

41. WALTER NERNST
2.- EL EFECTO DEL POTENCIAL ELECTRICO DE MEMBRANA SOBRE LA
DIFUSION DE IONES: EL «POTENCIAL DE NERNST».
Si se aplica un potencial
eléctrico a través de la
membrana, las cargas
eléctricas de los iones hacen
que se muevan a través de la
membrana aun cuando no haya
ninguna diferencia de
concentración que produzca el
movimiento.

42. A la temperatura de 37 C la diferencia electrica que permitira que se
alcanze el equilibrio entre una diferencia de concentracion dada de iones
univalentes, como los iones de sodio, se puede determinar a partir de la:
Ecuación de Nernst

43. Efecto de una diferencia de presión a través de la
membrana
La presión significa la suma de todas las fuerzas de las diferentes moléculas
que chocan contra una unidad de superficie en un momento dado.
En ocasiones se produce una gran diferencia de presión entre los dos lados
de una membrana permeable.

44. OSMOSIS a través de membranas con
permeabilidad selectiva: «difusión neta» de agua
Osmosis: proceso de movimiento neto de
agua que se debe a la producción de una
diferencia de la concentración del agua.

46. Presión osmótica
La presión hidrostática necesaria para
impedir la ósmosis se define como "presión
osmótica".
Esta diferencia de
presión a través de la
membrana en este
punto es igual a la
presión osmótica de la
solución que contiene el
soluto no difusible.

47. Importancia del numero de partículas osmóticas (concentración molar) en
la determinación de la presión osmótica.
La presion osmotica que ejercen las
particulas de una solucion esta
determinada por el numero de particulas por
unidad de volumen del liquido, NO por la
masa de las particulas.

48. Todas las partículas de una solución,
independientemente de su masa, ejercen, la
MISMA CANTIDAD de presión contra la
membrana.

49. Las energías cinéticas medias de partículas
grandes o pequeñas están determinadas
por la ecuación:

50. El factor que determina la presión
osmótica de una solución es la
concentración de la solución en función del
numero de partículas (concentración
molar, si la molécula no esta disociada), no
en función de la masa del soluto.

51. «osmolalidad»: el osmol.
Osmol: es el peso molecular-gramo de un soluto
osmóticamente activo.
Por tanto 180 g de glucosa, son equivalentes a un osmol
de glucosa por que esta no se disocia en iones.
1 osmol de soluto disuelto por cada kilogramo de agua
tiene una osmolalidad de 1 osmol por kilogramo.

52. La OSMOLARIDAD normal de los liquidos
EXTRACELULAR e INTRACELULAR es
aproximadamente:
300 mosmol por
kilogramo de agua.

53. «osmolaridad»:
es la concentración osmolar expresada en osmoles por
litro de solución en lugar de osmoles por kilogramo de
agua.

54. «Transporte activo» de sustancias a través
de las membranas
Cuando una membrana celular transporta moleculas o
iones «contra corriente» contra un gradiente de
concentracion (o «contra corriente» contra un gradiente
electrico o de presion).
Por ejemplo: Na, K, Ca, Fe, H, Cl, Yoduro y Urato,
diferentes azucares y la mayor parte de aminoacidos.

55. Transporte activo primario
La energia procede directamente de la escision
del ATP o de algun otro compuesto de fosfato
de alta energia.

56. Transporte activo secundario
La energía procede secundariamente de la energía que se ha
almacenado en forma de diferencias de concentración iónica de
sustancias moleculares o iónicas secundarias entre los dos lados de
una membrana celular, que se genero originalmente mediante
transporte activo primario.

57. Transporte activo primario
Bomba Na-K
Proceso de transporte que bombea iones sodio hacia fuera a través de la
membrana celular de todas las células y al mismo tiempo bombea iones
potasio desde el exterior hacia el interior.

58. Componentes fisicos basicos
de la bomba Na-K.
La proteina transportadora
esta formada por dos
proteinas globulares
distintas:
1.- subunidad alfa(peso
molecular=100.000)
2.- subunidad beta(peso
molecular= 55.000)

59. La proteína de mayor tamaño tiene tres características
especificas que son importantes en el funcionamiento de
esta bomba:
1.- tiene 3 puntos receptores para la unión de iones
sodio, en la porción que protruye interiormente.
2.- tiene 2 puntos receptores para iones potasio en el
exterior.
3.- la porción interior de esta proteína cerca de los
puntos de unión al sodio tiene actividad ATPasa.

60. la BOMBA SODIO-POTASIO
Es importante para controlar el volumen
celular

62. Naturaleza Electrogena de la bomba Na-K

63. Otros ejemplos de transporte activo
primarios son:
-LA BOMBA DE CALCIO.
-TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO DE
IONES HIDROGENO.

64. Energética del transporte activo primario
La cantidad de energía necesaria para transportar
activamente una sustancia a través de la membrana viene
determinada por CUANTO SE CONCENTRA LA
SUSTANCIA durante el transporte.

65. Transporte activo secundario:
cotransporte y contratrasporte.
Cuando los iones sodio se transportan hacia el exterior se establece
un gran gradiente de concentración de iones sodio. Este gradiente
representa un almacén de energía. En condiciones adecuadas esta
energía de difusión del sodio puede arrastrar otras sustancias junto
con el sodio a través de la membrana celular.
Cotransporte.

66. Los iones sodio intentan una vez mas difundir hacia e interior de la
célula debido a su gran gradiente de concentración. El ion sodio se
une a la proteína transportadora en el punto en el que se proyecta
hacia la superficie exterior de la membrana, mientras que la
sustancia que se va a contratransportar se une a la proyección
interior de la proteína transportadora. Se produce después un
cambio conformacional que permite el movimiento del sodio hacia
adentro y la otra hacia afuera.
Contratransporte

67. Algunos ejemplos de cotransporte:
1.- glucosa.
2.- aminoacidos
3.-iones cloruro.
4.- yoduro, hierro y urato.

68. Cotransporte sodio-glucosa.

69. Algunos ejemplos de cotratransporte:
1.- contratransporte sodio-calcio.
2.- contratrasporte sodio-hidrogeno.

70. Contratransporte sodio-calcio e hidrogeno..

71. Transporte activo a través de capas
celulares.
En algunas partes de cuerpo se deben transportar sustancias a
través de todo el espesor de una capa celular en lugar de
simplemente a través de la membrana celular.
1.- EPITELIO INTESTINAL.
2.- EPITELIO DE LOS TUBULOS RENALES.
3.- EPITELIO DE TODAS LAS GLANDULAS EXOCRINAS.
4.- EPITELIO DE LA VESICULA BILIAR.
5.- MEMBRANA DEL PLEXO COROIDEO DEL CEREBRO ETC.

72. El mecanismo básico es:
1.- transporte activo a través de la membrana celular de un polo de
las células transportadoras de la capa y después,
2.- difusión simple o difusión facilitada a través de la membrana del
polo opuesto de la célula.

74. Alumno
Alan González Soriano.
Grupo: 203.
FISIOLOGIA 1. UNIDAD ACADEMICA
FACULTAD DE MEDICINA/UAGRO