Fisiología Celular - Transporte membrana celular (DIFUSIÓN Y TRANSPORTE ACTIVO) (IG:@doctor.paiva)

Introducción a la Fisiología Celular

Presentación del Tema

• El instructor, Eduardo Paiva, da la bienvenida a los espectadores y presenta el tema de la clase: difusión y transporte activo.

• Se mencionan los tópicos que se abordarán: difusión simple, difusión facilitada, transporte activo primario y secundario.

Estructura Celular

• Se describe la célula y su membrana celular, incluyendo el citoplasma y el núcleo.

• Se introduce el concepto de endocitosis (entrada de sustancias en la célula) y exocitosis (salida de sustancias), destacando que estas son para grandes moléculas como proteínas o bacterias.

Mecanismos de Transporte

Tipos de Transporte

• Se enfatiza que existen mecanismos para transportar iones pequeños como sodio, glucosa y aminoácidos a través de proteínas en la membrana.

• La diferencia entre difusión (a favor del gradiente de concentración sin gasto energético) y transporte activo (en contra del gradiente con gasto energético).

Concentraciones Iónicas

• Se presentan las concentraciones de sodio y potasio dentro y fuera de la célula; dentro hay 140 mEq/L de potasio frente a 10 mEq/L de sodio.

• Fuera de la célula hay 142 mEq/L de sodio pero solo 4 mEq/L de potasio; esto es crucial para entender el equilibrio iónico.

Difusión: Concepto Fundamental

Definición y Proceso

• La presión parcial del oxígeno y dióxido de carbono se mide en el líquido extracelular; se menciona un pH normal entre 7.35 - 7.45.

• Una solución está compuesta por un soluto (ejemplo: sodio) disuelto en un solvente (agua); esta unión forma una solución esencial para comprender los conceptos.

Tipos de Difusión

• La difusión se define como el paso del soluto a través de una membrana semipermeable desde un medio con mayor concentración hacia uno con menor concentración sin gastar energía.

• Existen dos tipos principales: difusión simple (sin ayuda adicional para cruzar la membrana).

Ejemplos Prácticos

Visualización del Proceso

• Un ejemplo visual muestra cómo los solutos se distribuyen hasta alcanzar un equilibrio al pasar por una membrana permeable selectiva.

Comparación entre Tipos

Difusión a través de la Membrana Celular

Conceptos Básicos de Difusión

• La difusión puede ocurrir a través de la membrana celular, ya sea mediante sustancias liposolubles como el oxígeno y el dióxido de carbono o a través de proteínas.

• En la difusión simple, se utilizan proteínas estructurales que no son transportadoras, mientras que en la difusión facilitada se emplean proteínas funcionales que permiten el transporte activo.

Diferencias entre Difusión Simple y Facilitada

• La proteína transportadora actúa como un canal que facilita el paso de moléculas; su función es diferente a una proteína estructural que simplemente está presente sin realizar transporte.

• Un ejemplo claro es comparar una escalera manual (difusión simple) con una escalera automática (difusión facilitada), donde esta última requiere un cambio conformacional para liberar moléculas al otro lado de la membrana.

Factores que Afectan la Velocidad de Difusión

• La velocidad de difusión depende del gradiente de concentración, solubilidad lipídica, tamaño y polaridad de las moléculas, así como también de la temperatura.

• Un mayor gradiente y temperatura aumentan la velocidad; sin embargo, hay límites en la difusión facilitada debido a su naturaleza saturable.

Canales Proteicos

• Los canales proteicos son selectivos para ciertas sustancias y pueden abrirse o cerrarse mediante compuertas.

• Existen diferencias entre los canales iónicos: por ejemplo, los canales de sodio requieren deshidratación para permitir el paso del ion sodio debido a su carga negativa.

Activación de Canales Proteicos

• Los canales pueden activarse por voltaje o por ligandos químicos. La activación por voltaje ocurre cuando hay cambios en el potencial eléctrico dentro de las células.

• Por otro lado, los canales dependientes de ligandos se abren al unirse un neurotransmisor como la acetilcolina, permitiendo así el ingreso específico de iones como sodio en ciertas interacciones celulares.

Transporte Activo

Transporte Activo en Células

Conceptos Básicos del Transporte Activo

• El transporte activo se realiza en contra del gradiente de concentración y requiere energía, específicamente ATP.

• Existen dos tipos de transporte activo: primario y secundario. El primario utiliza ATP directamente, mientras que el secundario depende del primario para su energía.

• Es crucial entender que el transporte activo secundario no puede existir sin el primario; si no hay transporte primario, no hay secundario.

Tipos de Transporte Activo

Transporte Activo Primario

• Utiliza la energía directamente de la hidrólisis del ATP. Ejemplos incluyen la bomba de sodio-potasio (Na+/K+ ATPasa).

• La bomba Na+/K+ es fundamental en todas las células, utilizando gran cantidad de energía para mantener su funcionamiento.

Ejemplos Importantes

• La bomba de hidrógeno-potasio está presente en las células parietales del estómago y participa en la secreción de ácido gástrico.

• También existe la bomba de calcio, que regula los niveles de calcio en las células musculares y mitocondrias.

Función Crítica de la Bomba Na+/K+

• Esta bomba transporta 3 iones de sodio fuera y 2 iones de potasio dentro, lo cual es esencial para mantener el potencial eléctrico celular.

• Al mover sodio hacia afuera y potasio hacia adentro, actúa contra sus respectivos gradientes de concentración.

Control del Volumen Celular

• La bomba Na+/K+ también controla el volumen celular al regular el movimiento del agua junto con los iones.

• Si esta bomba falla, puede haber acumulación excesiva de sodio dentro de la célula, afectando su función.

Transporte Activo Secundario

Dependencia del Transporte Primario

• El transporte activo secundario depende indirectamente del ATP a través del transporte activo primario. Sin este último, no puede funcionar.

Clasificación

Transporte Activo y Secundario en Células

Conceptos Básicos de Transporte

• El transporte activo primario implica el movimiento de moléculas en una dirección, mientras que el contra transporte mueve moléculas en dirección opuesta.

• En el co-transporte, dos sustancias se mueven en la misma dirección; por ejemplo, el sodio y la glucosa se transportan juntos hacia el líquido extracelular.

Ejemplos de Transporte Activo

• La reabsorción de glucosa depende del sodio; este último entra a las células mediante un transporte activo primario.

• Se presentan ejemplos de contra transporte como sodio-calcio y sodio-hidrógeno, donde el sodio entra mientras otros iones salen.

Membranas y Bombas en Riñones

• Las células renales tienen membranas luminales (apicales) y basolaterales; cada una tiene funciones específicas en el transporte.

• La bomba de sodio-potasio ATPasa saca sodio e introduce potasio, creando un gradiente electroquímico que facilita otros transportes.

Mecanismos de Transporte Secundario

• El sodio que entra a la célula permite que la glucosa también entre gracias al uso indirecto de energía del transporte activo primario.

• Los aminoácidos también utilizan este mecanismo para entrar a las células junto con el sodio.

Resumen General sobre Difusión y Transporte

• La difusión simple no requiere energía ni proteínas transportadoras, mientras que la facilitada sí utiliza proteínas pero tampoco gasta ATP.

Filtración Glomerular y Transporte Celular

Filtración Glomerular

• La filtración glomerular se produce específicamente por presión hidrostática, sin obedecer un gradiente, lo que es fundamental para entender la fisiología renal.

• Este concepto será abordado en profundidad en la clase de fisiología renal, donde se discutirá el proceso de filtración glomerular.

• Algunos textos no definen claramente este proceso, lo que puede generar confusión sobre su importancia y funcionamiento.

Tipos de Transporte Celular

• Se mencionan diferentes tipos de transporte: pasivo (ósmosis, difusión simple y facilitada) y activo (que requiere energía).

• El transporte activo se divide en primario y secundario, así como en contra transporte.

• También se aborda el transporte en masa, que incluye procesos como la endocitosis, subdividida en fagocitosis y pinocitosis.