MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

esta es la hora de decir todos "soy libre", por eso escucha las notas que el viento trae para tí y junto gritemos "ya no tengo miedo".



Esta entrada es dedicada al joven compañero Andres Felipe "El oso" Quintero. "cuando sera que el oso se pondrá serio"

Ahora si empecemos.

Sabemos gracias a lo visto en las paginas anteriores de este blog que la célula mantiene su composición interna debido a que la membrana plasmática es selectivamente permeable a las moléculas pequeñas, la mayoría de las moléculas biológicas son incapaces de difundir a través de la membrana plasmática (bicapa fosfolipídica), por lo que esta constituye una barrera que impide el libre intercambio de moléculas entre el citoplasma y el medio extracelular. Es por esta razón que en la membrana se  encuentran proteínas que cumplen con la función de transportar o difundir elementos necesarios del espacio extracelular al intercelular para mantener estables las funciones de las célula, estas proteínas las podemos dividir en proteínas de transporte y proteínas de canal.

Debemos tener en cuenta que no solo las proteínas determinan el paso de las moléculas, también la solubilidad de en agua de los solutos, la permeabilidad de la barrera y la composición del citosol y el liquido extracelular juegan en papel importante en el intercambio de las moléculas entre la célula y su exterior.

Entre los mecanismos de transporte que posee la membrana plasmática hablaremos de dos, el transporte por difusión pasiva y por difusión activa (debemos tener en cuenta que la difusión o transporte son facilitados por proteínas de transporte). para entender a cabalidad todo esto en pesaremos definiendo, Que es la difusión?. para esto citaremos las palabras dichas por el profesor Jaime Ivan Rodrigez en clases de primer semestre de medicina " la difusión es el proceso por el cual las moléculas de un gas, solido o liquido tiende a homogenizar la concentración todos  los espacios accesibles a través de una membrana selectiva". teniendo esto en cuenta sera mas fácil explicar los medios de transportes que posee la membrana plasmática.

(imagen tomada de la url http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=106055. el dia 24 septiembre del 2010)

DIFUSIÓN PASIVA: Es el mecanismo mas sencillo mediante el cual las moléculas pueden atravesar la membrana plasmática, en esta la molécula se disuelve en la bicapa fosfolipidica, se difunde a través de ella y después se disuelve en la solución acuosa al otro lado de la membrana. No interviene ninguna proteína de transporte de la membrana y la dirección del transporte es dado a favor de los gradientes de concentración (ósmosis).

por lo tanto, la difusión pasiva es un proceso no selectivo por el cual la molécula es capaz de disolverse en la bicapa fosfolipídica y alcanzar el equilibrio.

DIFUSIÓN ACTIVA: En la difusión activa las moléculas son transportadas tanto a favor como en contra de el gradiente de concentración, pero este transporte es mediado por proteínas de transporte membranal las cuales necesitan de un gasto de energía para llevar a cabo este proceso.

este tipo de transporte lo podemos dividir en.

Transporte activo primario: Es el transporte de una o barias moléculas que ocurre en contra de gradiente a expensas de la hidrólisis de ATP.

Transporte activo secundario: Es donde una molécula se mueve a favor de gradiente de concentración y una segunda molécula se mueva en contra de gradiente a expensas de la energía generada por la primera molécula.

DIFUSIÓN FACILITADA Y PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS.

Teniendo en cuenta que la difusión a través de la membrana es también mediada por proteínas de transporte  las clasificaremos en:

Proteínas de transporte uniporte: Es la proteína que permite el paso o salida de una sola molécula.

Proteína de transporte simporte: También llamada unidireccional, en esta dos moléculas diferentes son transportadas al mismo tiempo.

Proteína de transporte antiporte: Conocidas también como proteínas de intercambio o cotransporte, en estas mientras una molécula ingresa la otra sale de la célula.

(imagen tomada de presentaciones hechas para clases de biología de la célula 1 por el profesor Jaime Ivan Rodrigez de la facultad de medicina de la Udea, el día 24 de septiembre del 2010)

la difusión facilitada al igual qui la difusión pasiva implica el movimiento de las moléculas en la dirección determina por sus concentraciones dentro y fuera de la célula, no interviene ninguna fuente de energía externa e interna. Sin embargo la diferencia existente entre estos dos transportes es que en la difusión facilitada las moléculas son transportadas por proteínas mediadoras las que no necesitan de la hidrólisis de ATP, solo por medio de estas se pueden transportar moléculas cargadas y las polares como los carbohidratos, aminoasidos, los nucleotidos e iones.

la difusión facilitada es mediada por las proteínas transportadoras y las proteínas de canal, de las cuales hablaremos especialmente de las proteínas de canal.

PROTEÍNAS DE CANAL O CANALES IONICOS: Las proteínas de canal simplemente forman poros abiertos en la membrana, permitiendo a las moléculas de pequeño tamaño y carga adecuada pasen libremente a través de la membrana plasmática. Las mas reconocidas de esta son los canales ionicos, estos intervienen en el transito de iones a través de la membrana.

los canales ionicos se dividen en canales regulados por ligandos, estos se abren transitoriamente en respuesta a estímulos específicos y canales regulados por voltaje los cuales se abren en respuesta a la unión de neurotransmisores u otra molécula señal.

(imagen tomada de la url http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/membranas/transpor.htm. el dia 24 de septiembre del 2010)

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS POR SÍNTESIS DE ATP: En los transportes mediados por proteínas la difusión siempre es energeticamente favorable, pues viaja en favor de el gradiente electroquímico en la membrana, pero en muchos casos  la célula debe transportar moléculas en contra de las gradientes de concentración es en este proceso que interviene el ATP generando energía para la apertura del canal. las proteínas mas características para este tipo de transporte son las bombas ionicas (son las responsables de mantener el gradiente ionico a través de la membrana), las bombas de Na+- K+ (se encarga de mantener constante las concentraciones de sodio y potasio), transportable ABC (llamados así por tener un dominio de unión al ATP altamente conservado o cajas de unión).

"si tu deseo es aprender y no pasar por las ramas, te sugiero que visites como ayuda pedagógica las url".

• Biología de 2° de bachillerato [en linea]. http://web.educastur.princast.es/proyectos/biogeo_ov/2bch/B2_CELULA/t22_MEMBRANA/informacion.htm. [citado el día 24 de septiembre del 2010].
• La membrana plasmática [en linea]. http://portales.educared.net/wikiEducared/index.php?title=La_membrana_plasm%C3%A1tica. [citado el día 24 de septiembre del 2010].
• la célula [en linea]. http://www.educarchile.cl/Portal.Base/Web/VerContenido.aspx?ID=106055. [citado el día 24 de septiembre del 2010].

BIOGRAFÍA.

• notas tomadas en clases de biología de la célula 1. profesor Jaime Ivan Rodrigez. primer semestre de medicina. udea. semestre 2 2010.
• Geoffrey M. Cooper. La célula. segunda edición. editorial Marban libros, S.L. Madrid, España 2004.
• Gerald Karp. Biología celular y molecular, conceptos y experimentos. quinta edición. Mc Graw Hill. México D.F 2008.
• Menbrana plasmatica [en linea]. http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica . [citado el24 de septiembre del 2010]

Mosaico fluido - Evaluación de la literatura y sus resultados

Modelo de mosaico fluido.

Es un modelo de la estructura de la membrana, que argumenta la existencia de una bicapa lipídica, con varios tipos de proteínas atravesándola. Existen varios tipos de proteínas: intrínsecas y extrínsecas. Estas proteínas tienen diversas funciones, tanto estructurales como de canal. El modelo se basa en la idea de la diversidad q le dan a la capa estoa tipos de proteína y en la función que cumplen en el transporte de partículas tanto al interior, como al exterior de la membrana.

Termodinámica metabólica El sendero de la cita

Termodinámica.


La termodinámica estudia los cambios de temperatura, presión y volumen, potencial químico, etc. Estudia la energía y el movimiento que esta genera. Describe además como los sistemas responden a cambios en su entorno.


Leyes de la termodinámica:


"Primera ley: la energía puede convertirse de una forma a otra, pero no puede crearse ni destruirse. La energía puede almacenarse en varias formas y luego transformarse en otras.

Cuando los organismos oxidan carbohidratos, convierten la energía almacenada en los enlaces químicos en otras formas de energía. En el caso de las reacciones químicas, esto significa que la suma de la energía de los productos de la reacción y la de la energía liberada en la reacción misma es igual a la energía inicial de las sustancias que reaccionan.

Segunda ley: en el curso de las conversiones energéticas, el potencial termodinámico -o energía potencial termodinámica- de un sistema en el estado final siempre será menor que el potencial termodinámico del mismo sistema en el estado inicial. La diferencia entre los potenciales termodinámicos de los estados inicial y final se conoce como cambio en la energía libre (o de Gibss) del sistema y se simboliza como ΔG.

Las reacciones exergónicas (que liberan energía) tienen un ΔG negativo y las reacciones endergónicas (que requieren de energía) tienen un ΔG positivo. Los factores que determinan el ΔG incluyen ΔH, el cambio en el contenido de calor, y DS, el cambio en la entropía, que es una medida del comportamiento aleatorio o desorden del sistema. Estos factores se relacionan según la siguiente fórmula: ΔG=ΔH - TΔS.

La entropía de un sistema es una medida del "grado de desorden" o "grado de aleatoriedad" de ese sistema.

Otra manera de enunciar la segunda ley de la termodinámica es que todos los procesos naturales tienden a ocurrir en una dirección tal que la entropía del Universo se incrementa. Para mantener la organización de la cual depende la vida, los sistemas vivos deben tener un suministro constante de energía que les permita superar la tendencia hacia el desorden creciente. El Sol es la fuente original de esta energía".

Netto, Diana. Biología metabolismo - Fisicanet. [En línea]. http://www.fisicanet.com.ar/biologia/metabolismo/ap07_leyes_de_la_termodinamica.php. 

Artículo relacionado con el tema de interés:

Termodinámica de los procesos irreversibles de un metabolismo.

Robles, E. & D. Barragán: Termodinámica de los procesos irreversibles de un metabolismo.

Rev. Acad. Colomb. Cienc. 30 (116): 419-434. 2006. ISSN 0370-3908.

También puede conseguirse en línea: Robles, E. & D. Barragán: Termodinámica de los procesos irreversibles de un metabolismo. [En línea]. http://www.accefyn.org.co/revista/Vol_30/116/419%20a%20434.PDF. 27 de junio de 2006

Fuentes seleccionadas de la bibliografía del artículo:  

Berg, J.M., Tymoczcko, J. L., Stryer, L., 2002. Biochemistry,

Fifth Edition, W. H. Freeman and Company, New York: Esta bibliografía me pareció importante ya que al parecer contiene la información básica para entender correctamente el contenido del artículo. 

Jou, D., Llebot, J. E., 1989. Introducción a la Termodinámica

de los Procesos Biológicos, Editorial Labor, Barcelona: Esta bibliografía nos permite leer más a cerca del tema en el que estuvimos interesados inicialmente.

Glansdorff, P., Prigogine, I., 1971. Thermodynamic Theory

of Structure, Stability and Fluctuations, Wiley-Interscience

ENZIMAS

Las enzimas son biocatalizadores de naturaleza proteica, son sustancias orgánicas compuestas por polímeros de aminoácidos. en los tejidos animales hay reacciones químicas que en ausencia de catalizadores ocurrirían muy lentamente o simplemente no ocurrirían, es hay donde la función de las enzimas es fundamental.

El funcionamiento correcto de las enzimas depende de factores externos e internos como son.

• El ph.
• La concentración del sustrato.
• La concentración de la enzima.
• La temperatura.
• El tiempo.
• La presión.

Ademas las enzimas poseen diferentes características a la hora de la catálisis que las diferencian de otras proteínas como lo es.

• Poseen una elevada eficiencia catalítica.
• Recuperan su estado inicial después de un ciclo catalítico.
• Son específicos tanto para la reacción como para la sustancia sobre la cual ha de actuar.
• Su actividad catalítica puede ser regulada por mecanismos celulares que varían en función de la actividad metabólica.

Las enzimas requieren de otros compuestos orgánicos o inorgánicos para su función, de aquí se genera una serie de terminología que incluye.

.Apoenzima: Parte proteica de la enzima

Grupo prostetico: Es la parte no aminoacidica de la enzima, es muy variable y puede diferenciarse en:

Coenzimas: Son muy diferentes a los cofactores, son de peso molecular alto, están covalentemente unidos a un sitio proteico de la enzima y son termoestables.

Cofactores: No hacen parte de la enzima, son de peso molecular bajo, son iones inorgánicos, se pueden diferenciar por su enlace no covalente.

Holoenzima: Se refiere a dos partes de la enzima , proteica  y no proteica.

Zimogeno: Forma inactiva de la enzima.

Isozima: Diferente forma activa de la misma enzima, varían en su composición y lugar de origen, pero sobre el mismo sustrato.

generalmente las enzimas se clasifican según la reacción o mecanismo que catalizan, estas son divididas en 6 grupos los cuales son:

Oxidoreductasas: Catalizan reacciones de oxido-reducción (redox).

Transferasas: Catalizan la transferencia de grupos funcionales.

Hidrolasas: Catalizan la ruptura de enlaces por hidrólisis (adicción de agua).

Liasas: Catalizan la ruptura de enlaces por la ruptura de átomos generando un doble enlace.

Isomerasas: Catalizan cambios geométricos o estructurales (isomeria).

Ligasas: Catalizan las uniones de las moléculas acopladas a la hidrólisis o síntesis de ATP (síntesis de enlaces fosfato de alta energía).

Hablando un poco mas de la cinética enzimática la podríamos definir como el estudio bioquímico por el cual podemos determinar cuantitativamente la velocidad com la que se lleva a cabo una reacción enzimática. la velocidad enzimática depende de factores cinéticos como termodinámicos tales como.

Energía exergonica: Esta se presenta en reacciones espontaneas, libera energía, por la cual la energía que necesita para llevar a cabo la reacción enzimática es poca.

Energía endorgonica: Esta no se presenta espontáneamente, no es favorable en las reacción de catálisis enzimática y metabolismo, puesto que requiere mucha energía.

Energía libre de Gibbs: Es la energía disponible para llevarse a cabo un trabajo (reacción enzimática), la energía libre de Gibbs es el factor mas importante para la termodinámica enzimática.
Como apoyo pedagógico te recomiendo visitar la website.
http://www.metalurgia.uda.cl/apuntes/Jchamorro/termodinamica/Energ%C3%ADa%20Libre.pdf.

Estado de tansicion: Es el momento de la reacción en el cual todas las moléculas interactuantes se encuentran activadas energeticamente., es el tope, lo máximo o cima en el proceso de activación.

Estado de activación: Es la cantidad de energía en forma de calorías que se requieren para que a una temperatura dad todas las partículas alcancen un estado reactivo.

las enzimas en su actuar poseen mecanismos muy específicos para su catálisis por los cuales reconocen el sustrato adecuado para la reacción, esto ocurre mediante de el alojamiento de el sustrato en un sitio específico de la enzima llamado "sitio activo". por esta razón tendremos en cuenta 4 mecanismos importantes para la catálisis enzimática los cuales son:

Catálisis de proximidad: En este las moléculas altamente reactivas se acercan lo suficiente para general enlaces.

Catálisis ácido-base: Utiliza las cadenas de aminoácidos o los grupos prostéticos bajo la función de ácidos o bases para general la catálisis.

Catálisis por deformación: En esta la enzima y el sustrato adoptan una conformación desfavorable y diferente en la cual se facilita le ruptura de los enlaces.
Catálisis covalente: Se crean enlaces covalentes momentáneos entre el sustrato y la enzima, para finalmente regresar a su estado natural después de generar un producto.

Las reacciones enzimáticas y catalíticas no pueden producirse a una velocidad cualquiera (lento o rápido), cada reacción posee una velocidad la cual es favorable para el mecanismo. Es por esta razón que entran en función los inhividores, los cuales se encargan de acelerar o disminuir la velocidad de reacción y evitar daños en la metabolismo.
Entre estas inhibiciones podemos reconocer tres tipos:

Inhibición competitiva: Son aquellos que disminuyen la interacción de la enzima con el sustrato, generando una competición entre el sustrato y el inhibidor por el sitio activo ya que ambos poseen similitud en su estructura.

Inhibición no competitiva:  Permite la interacción de la enzima y el sustrato pues se crea un complejo enzima-sustrato-inhibidor, pero disminuye la velocidad de reacción.

Inhibición alostérica: El inhibidor se fija a un lugar diferente al centro activo llamado "centro alostérico".


Si deseas aprender un copo mas de el tema tratado, te recomiendo visitar las ciberpaginas.

• http://www.pucpr.edu/marc/facultad/santos/bioquimica446/enero%202010/CAP%207%20%20Enzimas%20Mecanismos%20y%20Control.pdf.
• http://www.pucpr.edu/marc/facultad/santos/bioquimica446/enero%202010/CAP%206%20Conducta%20de%20las%20proteinas%20%20Enzimas%20(2).pdf.
• http://www.biologia.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/energy_enzymes_catalysis/energy_enzymes_catalysis.html.
• http://www.homeoint.org/books3/enzimas/index.htm.
• http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/inicio.htm#enzi.

Estos link te servirán como herramientas informáticas, pedagógicas y didácticas, ademas son un buen sitios de interés. ! PERO NO SEAS BAGO Y VISITALOS¡

Para culminar despejemos la mente con esta tonada y viajemos aquel lugar que de niños nos daba tanta felicidad.

Dedicada a  YENNY LLANO con el alma y el corazón.

BIBLIOGRAFIA.

• Alberto L. Lehninger. Curso breve de bioquímica. Ediciones omega Barcelona 1990. Capitulo 4 pagina 81.
• Murray R. Granner D. Rodwell V. W, Harper. Bioquímica ilustrada 17 edición. Editorial el manual moderno. México 2007.
• Notas tomadas en clases de biología de la célula 1. Profesor Jaime Ivan Rodriguez Ospina: Facultad de medicina, semestre 2 2010.

MACROMOLECULAS: LIPIDOS.

Los lípidos son amplio grupos de compuestos entre los cuales tenemos las ceras, las grasas, aceites y esteroidos, todos estos tienen propiedades físicas y químicas semejantes, representan una fuente de almacenamiento de energía muy importante y funcionan como aislantes de factores externos.
A diferencia de las proteínas , los ácidos nucleicos y los carbohidratos, los lípidos no son polímeros.sin embargo, aunque son moléculas pequeñas, tienden a asociarse entre si por fuerzas no covalentes para formar  complejos macromoleculares. Muchos de los lípidos son moléculas anfipáticas, por lo tanta tienden a agruparse en estructuras ordenadas cuando se encuentren en soluciones acuosas (monocapas de superficie, micelas, vesículas y bicapas). Los lipidos se dividen en :

Simples:
Son  la unión de esteres de ácidos grasos con el alcohol, entre los cuales tenemos las grasa y ceras.

Complejos:
Son esteres de ácidos grasos con un grupo funcional adicional al ácido y el alcohol, de los cuales sobresalen los fosfolipidos, los glucolipidos, sulfolipidos, las lipoproteinas y los aminolipidos.

Existen barios lípidos importantes en los sistemas biológicos, entre los cuales tenemos:

Acidos grasos:
Entre los lípidos estos son los mas sencillos y a su ves hacen parte de muchos de otros complejos. Su estructura básica es formada por un grupo carboxilato hidrofilico unido a un extremo de una cadena hidrocarbonada, es conformado por 4 a 24 carbonos, ademas estos pueden ser saturados o insaturados.

Alcoholes grasos: 
Estos son cadenas hidrocarbonadas de longitud variable que contiene al menos un grupo alcohol, los mas importantes en los sistemas biológicos son el glicerol, la esfingosina, alcoholes de cadena larga y el fosfocilglicérido.

Fosfolipidos:
Son los componentes principales de la membrana celular que se caracterizan por tener dos ácidos grasos y un grupo fosfato. Existen dos fosfolipidos, los glicerosfosfolipidos y las esfingomielinas.

Derivados del isopropeno:
el isopropeno puede convertirse en un radical que permite la polimerización y dar origen  a compuestos de importancia biológica como los terprenos, los esteroides, entre otros compuestos . de estos los mas representativos son los esteroides, estas moléculas tienen una estructura en forma de anillo, tiene 3 grupos bencenicos hidrogenados por un ciclo pentano, entre estas estructuras esteroídicas existen diferentes tipos entre los cuales encontramos los esteroles, derivados de la vitamina d, ácidos biliares y los hormonas sexuales.

TEMAS ASOCIADOS.

Obesidad:
La obesidad y el sobre peso no solo se refiere al exceso de grasas en el organismo (cuerpo), es una enfermedad dictaminada por las hormonas corporales, dicha enfermedad trae con sigo problemas cardio vasculares.
como apoyo didáctico te sugiero visitar las website http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs311/es/index.html. http://www.texasheart.org/HIC/Topics_Esp/HSmart/obesity_sp.cfm.

Arterioesclerosis:
La arterioesclerosis es un trastorno en el que se produce un estrellamiento y endurecimiento de las paredes de las arterias a causa de la acumulación de colesterol, lo cual aumenta la dificultad de el paso de la sangre a los tejidos.
como apoyo didáctico te sugiero visitar las website http://www.biosalud.org/index2.php?sec=2&id=862. http://www.forevernetwork.org/main/?p=1978.


BIBLIOGRAFIA. 

• Collen Smith, Allan d Marks y Michael Lieberman. Bioquímica básica de Marks un enfoque clínico(segunda edición). McGrawn Hill. capitulo 1 paginas 6 y 7.
• Luis Carlos Burgos y Pablo Javier Patiño. De la fisicoquimica a la vida. corporación universitaria Biogenesis. capitulo 8 paginas 79 a 88.
• Esteroesclerosis [en linea]. http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=865. [citado el 2 de octubre del 2010].