INTERCAMBIOS DE LA CÉLULA CON EL MEDIO

1. Términos para aprende:

PROTEÍNA TRANSPORTADORA DE MEMBRANA: proteína que se une selectivamente, fijan y

transportan pequeñas moléculas a través de una membrana.

COTRANSPORTE: Mecanismo por el que una molécula es introducida en el interior de una célula

en contra de un gradiente de concentración, uniéndose a la misma proteína transportadora que

introduce los iones sodio. La energía se deriva de la entrada de estos iones sodio a favor del

gradiente, ya que la proteína transportadora no puede utilizar el ATP como energía.

SIMPORTE: transporte de dos moléculas en la misma dirección a través de una membrana.

ANTIPORTE: transporte de dos moléculas en direcciones opuestas a través de una membrana.

DIFUSIÓN SIMPLE: difusión de pequeñas moléculas hidrofóbicas a través de una bicapa

fosfolipídica.

DIFUSIÓN FACILITADA: transporte de moléculas a través de una membrana mediante proteínas

transportadoras o canal.

TRANSPORTE ACTIVO: transporte de moléculas en una dirección energéticamente desfavorable

a través de la membrana; por lo que se usa la energía liberada durante la hidrólisis de ATP para

realizarlo.

TRANSPORTE PASIVO: transporte de moléculas a través de la membrana en una dirección

energéticamente favorable.

OSMOLARIDAD: proceso mediante el cual se tienen a igualar dos disoluciones de distinta

concentración por el paso del fluido más concentrado al menos concentrado con la finalidad de

alcanzar el equilibrio osmótico. Para ese proceso se utiliza una membrana semipermeable.

BOMBA DE CALCIO: proteína que tiene la capacidad de transportar calcio en contra de su

gradiente electroquímico desde el citoplasma hacia el espacio extracelular.

BOMBA DE SODIO/POTASIO: bomba tónica que transporta sodio fuera de la célula e introduce

potasio al interior celular.

TRANSPORTADOR ABC: miembro de la familia de proteínas de transporte de membrana

caracterizadas por presentar un dominio de unión de ATP altamente conservado.

CANAL: proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el

paso selectivo de iones específicos a través de las membranas celulares.

PORINA: miembro de una clase de proteínas que atraviesan las membranas como barriles-beta y

forman canales en las membranas externas de alguna bacteria, mitocondria o cloroplasto.

ACUAPORINA: proteína de canal a través de la cual el agua atraviesa la membrana plasmática

con gran rapidez.

GRADIENTE ELECTROQUÍMICO: diferencia el la concentración química y en el potencial

eléctrico a través de una membrana.

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INTERCAMBIOS DE LA CÉLULA CON EL MEDIO

1. Términos para aprende: PROTEÍNA TRANSPORTADORA DE MEMBRANA: proteína que se une selectivamente, fijan y transportan pequeñas moléculas a través de una membrana. COTRANSPORTE: Mecanismo por el que una molécula es introducida en el interior de una célula en contra de un gradiente de concentración, uniéndose a la misma proteína transportadora que introduce los iones sodio. La energía se deriva de la entrada de estos iones sodio a favor del gradiente, ya que la proteína transportadora no puede utilizar el ATP como energía. SIMPORTE: transporte de dos moléculas en la misma dirección a través de una membrana. ANTIPORTE: transporte de dos moléculas en direcciones opuestas a través de una membrana. DIFUSIÓN SIMPLE: difusión de pequeñas moléculas hidrofóbicas a través de una bicapa fosfolipídica. DIFUSIÓN FACILITADA: transporte de moléculas a través de una membrana mediante proteínas transportadoras o canal. TRANSPORTE ACTIVO: transporte de moléculas en una dirección energéticamente desfavorable a través de la membrana; por lo que se usa la energía liberada durante la hidrólisis de ATP para realizarlo. TRANSPORTE PASIVO: transporte de moléculas a través de la membrana en una dirección energéticamente favorable. OSMOLARIDAD: proceso mediante el cual se tienen a igualar dos disoluciones de distinta concentración por el paso del fluido más concentrado al menos concentrado con la finalidad de alcanzar el equilibrio osmótico. Para ese proceso se utiliza una membrana semipermeable. BOMBA DE CALCIO: proteína que tiene la capacidad de transportar calcio en contra de su gradiente electroquímico desde el citoplasma hacia el espacio extracelular. BOMBA DE SODIO/POTASIO: bomba tónica que transporta sodio fuera de la célula e introduce potasio al interior celular. TRANSPORTADOR ABC: miembro de la familia de proteínas de transporte de membrana caracterizadas por presentar un dominio de unión de ATP altamente conservado. CANAL: proteínas transmembrana que contienen poros acuosos que cuando se abren permiten el paso selectivo de iones específicos a través de las membranas celulares. PORINA: miembro de una clase de proteínas que atraviesan las membranas como barriles-beta y forman canales en las membranas externas de alguna bacteria, mitocondria o cloroplasto. ACUAPORINA: proteína de canal a través de la cual el agua atraviesa la membrana plasmática con gran rapidez. GRADIENTE ELECTROQUÍMICO: diferencia el la concentración química y en el potencial eléctrico a través de una membrana.

CANAL REGULADO POR VOLTAJE: canal iónico que se abren en respuesta a variaciones en el potencial eléctrico. CANAL REGULADO POR UNIÓN A LIGANDO: canal iónico que se abre en respuesta a la unión de moléculas señalizadoras. CANAL REGULADO MECÁNICAMENTE: canales iónicos que se abren por el estiramiento que sufre la membrana celular ante la aplicación de presión y/o tensión para permitir la entrada de sustancias del medio extracelular. CANAL DE FUGA DE POTASIO: canales en los que fluyen más iones Na al interior que iones K al exterior, permitiendo que el potencial de acción sea positivo, volviéndose a su nivel basal. CLATRINA: proteína que reviste la superficie citoplasmática de las membranas celulares, se ensambla en celosías en forma de cesta y dirige la formación de vesículas. COP I: proteína diferente de la clatrina que recubren las vesículas de transporte. COP II: proteina diferente de la clatrina que recubren vesículas de transporte. CAVEOLINA: proteína que interacciona con las balsas lipídicas y forma pequeñas invaginaciones de la membrana plasmática pudiendo estar implicadas en la endocitosis (caveolas). PROTEÍNAS ADAPTADORAS: proteínas que poseer dominios que sirven para el reconocimiento o acoplamiento de una o varias proteínas con el fin de transportar moléculas al interior celular. DINAMINA: unas GTPasas asociadas a la membrana y que participan en la gemación vesicular. RAB: proteína de bajo peso molecular de unión a GTP que tiene gran importancia en el transporte vesicular. EFECTOR O FACTOR DE ENLACE O PROTEÍNAS DE RECONOCIMIENTO INICIAL: proteína que reconoce las vesículas específicas que se unirán a la célula diana. Esencial para la especificidad del transporte. SNARE: proteína transportadora que interviene en la fusión de las vesículas con las membranas diana. ENDOCITOSIS: entrada de material extracelular en vesículas formadas a partir de la membrana plasmática. ENDOCITOSIS DE FASE LÍQUIDA: entrada no selectiva de fluídos extracelulares mediante la endocitosis. ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTOR: entrada selectiva de macromoléculas que se unen a receptores de la superficie celular, que se concentran en depresiones revestidas por clatrina. EXOCITOSIS: proceso durante el que consume energía para que célula dirija el contenido de vesículas secretoras de la membrana celular al espacio extracelular. PINOCITOSIS: captación de moléculas o líquidos del espacio extracelular al interior de la célula mediante vesículas pequeñas. FAGOCITOSIS: captación de partículas de gran tamaño por una célula.

5.- Haga un cuadro comparativo de las características de las vías de secreción constitutiva y regulada. 6.- Haga un esquema indicando todos los componentes de la vía que lleva moléculas desde el exterior celular a los lisosomas indicando los procesos que tienen lugar en cada uno de ellos.

Formación de una vesícula endocítica de clatrina. Las moléculas interacionan con receptores.
Separación total de la vesícula de la membrana gracias a la dinamina.
Pérdida de la cubierta de clatrina de la vesícula.
Fusión de la vesícula con el endosoma temprano.
Liberación de la carga la endosoma y liberación de vesículas con receptores.
Generación de vesículas de transporte.
Fusión de vesículas de transporte con lisosomas 7.- Cite todos los tipos de endosomas que conoce y cuál es la función de cada uno.

Endosomas tempranos: reciben las vesículas procedentes de la endocitosis y envían vesículas de reciclado a la membrana plasmática, al aparato de Golgi y forman los cuerpos multivesiculares.
Endosomas de reciclado: algunos autores consideran que estos endosomas, diferentes a los tempranos, reciben vesículas de los endosomas tempranos y entonces son ellos los que envían las vesículas de reciclado.
Cuerpos multivesiculares : se forman de los endosomas tempranos y reciben vesículas con hidrolasas desde el TGN. Por invaginación forman vesículas internas.
Endosomas tardíos: se forman de los cuerpos multivesiculares, reciben hidrolasas desde el TGN, y se transforman en lisosomas. 8.- ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? Fundamente las respuestas: A.- Las proteínas de canal deben unirse a las moléculas a las cuales les permiten el paso. Falso. El H2O es una molécula pequeña polar sin carga por lo que puede atravesar rápidamente la bicapa por difusión simple. B.- Sin un suministro continuo de energía nuestras células estallarían. Verdad. El interior celular está altamente concentrado por lo que el agua entra por ocasiones en elevadas cantidades. Por este motivo necesitamos mecanismos que nos permiten Vías de secreción VÍA DE SECRECCIÓN CONSTITUTIVA VÍA DE SECRECCIÓN REGULADA Las molécula se secretan de manera automática Síntesis más o menos contínua Secreción de proteínas contínua y aporta lípidos a la membrana El producto elaborado es almacenado en el citoplasma en gránulos especiales El producto que se descarga es apenas elaborado Estos gránulos poseen características especiales provistas por el aparato de Golgi. Las membranas de las vesículas poseen propiedades específicas y tienden a fusionarse con la cara citosólica de la membrana plasmática Nunca son exocitadas sin antes recibir un estímulo específico (ión, hormona o neurotransmisor)

regular su entrada para evitar que las células estallen.

C.- Las proteínas transportadoras permiten que los solutos atraviesen las membranas a mucha

menor velocidad que las proteínas canal. Verdadera, las proteínas transportadoras deben realizar cambios conformacionales a la hora de captar un soluto, de esta forma se ralentiza el proceso de transporte. Por otra lado, las proteínas de canales no deben sufrir cambio alguno para realizar el transporte. D.- Un cotransportador unidireccional funcionaría como un cotransportador bidireccional (antitransportador) si se invirtiera su orientación en la membrana (es decir si la porción de la molécula expuesta al interior pasase al exterior y la que está en el exterior pasase al interior). Falso, el cotransportador unidireccional sólo puede transportar dos solutos al mismo tiempo que están al mismo lado de la membrana; mientras que el cotransportador bidireccional transporta un soluto de un lado de la membrana y al mismo tiempo otro del otro lado. Por lo tanto, la inversión del primero seguiría sin permitir el funcionamiento igual E.- Los transportadores se saturan a altas concentraciones de la molécula transportada cuando todos sus sitios de unión están ocupados; los canales, por su parte, no se unen a los iones que transportan, por lo que el flujo de iones del canal no se satura. Falso, es a la inversa:l as proteínas transportadas poseen una velocidad máxima en función de sus lugares de unión mientras que las de canal no poseen una velocidad máxima. F.- Todas las vesículas de transporte de una célula deben tener una proteína v-SNARE en su membrana. Verdadero. Las proteínas SNARE son fundamentales en el proceso de fusión de vesícula con su membrana. G.- Las vesículas de la vía constitutiva de secreción llevan proteínas pero no lípidos a la membrana plasmática. Falso. Las vesículas de secreción llevan tanto proteínas como lípidos a la membrana. H.- Los cuerpos multivesiculares son los centros de clasificación de las sustancias que vienen del exterior. Falso. Los endosomas son los encargados de clasificar las sustancias que vienen del exterior I.- La fagocitosis es realizada por todas las células eucariotas y depende de la formación de pseudópodos. Falso. Las células vegetal son células eucariotas que pueden realizar la fagocitosis y no emiten pseudópodos debido a que poseen una pared celular. J.- El interior de los componentes del sistema de endomembranas se corresponde con el exterior celular. Verdadero. Esto es debido a que las vesículas de transporte son capaces de mantener la disposición de los orgánulos (cara citoplasmática, cara interna) que se mantienen al fusionarse con la membrana plasmática K.- En todos los procesos que implican fusión de una vesícula a una membrana diana, siempre se fusionan entre sí las capas citosólicas de las bicapas de la vesícula y de la membrana, así como lo hacen las capas que no están en contacto con el citosol. Verdadero, debido a que las vesículas son capaces de mantener la disposición de la cara citoplasmática y la cara interna para así fusionarse con los fosfolípidos que forman la membrana.

5.- ¿Qué dos propiedades distinguen a un canal iónico de un simple poro acuoso? Los canales iónicos poseen selectividad iónica que determina que pasen algunos iones inorgánicos pero no otros; es decir, son muy selectivos.. Depende del diámetro y la conformación de los canales iónicos y distribución de los aminoácidos cargados que lo tapizan. Los canales iónicos no están continuamente abiertos, se abren en respuesta a estímulos. Los poros son inespecíficos y están siempre abiertos. 6.- Los neurotransmisores excitadores abren los canales de Na+, mientras que los neurotransmisores inhibidores abren los canales de Cl- o de K+. Justifique esta observación en términos de efecto de estos iones sobre el disparo de un potencial de acción. Los neurotransmisores excitados abren los canales del Na+, de manera que estos iones entran en la célula cargándola positivamente; que generará la despolarización del interior celular causando la generación del impulso nervioso. Los neurotransmisores inhibidores, además de abrir los canales de Na+, provocan la apertura de los canales de Cl-, que entran en la célula dando lugar a la despolarización; o incluso también puede abrir los canales de K+, que sale de la célula provocando el mismo efecto. De este modo, el potencial necesario para la transmisión de impulso nerviosos no se alcanza y por lo tanto los canales de Na+ se cierran logrando que el potencial de acción vuelva a ser el mismo. 7.- Un aumento en la concentración intracelular de Ca2+ causa la contracción de las células musculares. Además de la bomba de Ca2+ acoplada a la hidrólisis de ATP, las células musculares del corazón, que se contraen de forma rápida y regular, tienen un antiportador que intercambia Ca2+ por Na+ extracelular a través de la membrana plasmática. Este antiportador bombea rápidamente la mayoría de los iones Ca2+ que han entrado en la célula, permitiendo que la célula se relaje. La oubaína y la digitalina, fármacos utilizados en el tratamiento de pacientes con problemas cardíacos, hacen que el corazón se contraiga con más fuerza. Ambos fármacos funcionan inhibiendo parcialmente la bomba de Na+/K+ en la membrana de las células cardíacas. ¿Puede proponer una explicación para los efectos de estos fármacos en los pacientes? ¿Qué sucedería si ingiere una cantidad excesiva de estos fármacos? Si la bomba de Sodio-Potasio no funciona con toda su capacidad debido a su inhibición parcial por la acción de la ouabaína o la digitaliza, el gradiente electroquímico del Na+ que genere será de menos magnitud que el generado en las células no tratadas con estos farmacos. En consecuencia, la función del antiportador Ca2+/Na+ será menos eficiente y el regreso de Ca2+ desde la célula será lento. Este fenómeno determina que en el momento en que comienza el siguiente ciclo de contracción muscular, la concentración de Ca2+ en el citosol continuará siendo elevada. Por consiguiente, el ingreso de la misma cantidad de iones Ca2+ en el interior de la célula, conducirá a una concentración intracelular de Ca2+ más elevada que en las células no tratadas; lo que a su vez determinará una contracción más intensa y prolongada. En concentraciones más elevadas, estos fármacos pueden resultar mortales. 8.- Las acuaporinas permiten el movimiento del agua a través de la membrana, pero impiden el paso de iones. ¿Qué sucedería si también permitieran el paso de iones? Las acuaporinas son proteínas especiales que se encuentran en las membranas de las células y que permiten el paso del agua de una zona de alta concentración a otra zona de concentración menor de solutos; con el fin de igualar la concentración de ambos solutos a los lados de la membrana. Si las acuaporinas permitiesen el paso de iones, las concentraciones de solutos a ambos lados de la membrana no se equilibrarían.

9.- En una célula que no se divide, ¿Por qué es necesario que el flujo de membrana entre compartimientos esté equilibrado de modo que las vías de reciclaje estén en equilibrio con el flujo de salida? ¿Esperaría que se produjera el mismo equilibrio en una célula que se divide activamente como es el caso de la célula del epitelio intestinal? Una célula que no se divide tiene que mantener constante el tamaño de su membrana y esto conlleva a que el flujo de entrada y salida de su membrana sea equilibrado. Sin embargo, un célula que se divide constantemente, debe aumentar el tamaño de su membrana por que el flujo de reciclaje y el flujo de salida no estarían en equilibrio. 10.- Los virus son capaces de usar la maquinaria de la célula para su propia reproducción, sin embargo los virus rodeados de membrana que llegan al citosol mediante fusión de membranas usan su propia proteína de fusión en vez de utilizar una SNARE de la célula ¿Por qué supone que sucede esto? provoca un descenso del pH intracelular?. Las SNARE son las responsables de la fusión selectiva entre vesículas y la membrana diana. Los virus al poseer sus propias proteínas las utilizan en el reconocimiento celular entre los glucolípidos (glucocálix) presentes en la cara extracelular de las membranas celulares. 11.- El transporte de colesterol a los lisosomas depende de los receptores de las lipoproteínas de baja densidad y el reciclaje de los receptores se efectúa desde los endosomas periféricos. ¿Qué espera que suceda si el pH en el interior de los endosomas periféricos se eleva a 7? ¿Y si el pH en el exterior celular se baja a 6? Esto significaría una menor acidez, lo que impediría la disociación del LDL con respecto a los receptores de carga. Para que se separen tiene que bajar el pH. Esto provocaría que los receptores fueran incapaces de unirse al LDL (debido al aumento de acidez). El receptor cambiaría de conformación y no podría unirse a la carga. Jose Manuel Crugeiras Pérez, 1ºA

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