UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVRADO DECANATO DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO

UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTAL LISANDRO ALVRADO DECANATO DE AGRONOMIA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS BILOGICAS FISIOLOGÌA VEGETAL TEMA 6 TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVES DE MEMBRANAS

• Los iones llegan a las raíces por tres vías: ü Flujo de masa ü Difusión hacia las raíces ü Crecimiento de las raíces hacia los iones

En los tejidos:

Ü El transporte celular depende de la permeabilidad selectiva de las membranas Ü Esto permite controlar el movimiento de solutos entre las célula y el medio externo

Difusión a través de membranas • Las biomembranas pueden ser barreras para la difusión de ciertos solutos • Cuando las sustancias son permeables, el movimiento neto ocurre hasta que la concentración del elemento es igual en ambos lados y se alcanza el equilibrio • Cuando las sustancias son impermeables, permanecen en lugares separados y es necesaria la ayuda de un transportador para facilitar su paso a través de las membranas

Conformación estructural de las biomembranas celulares Lado externo de la célula Lado interno de la célula Proteína periferica de membrana Proteína integral de membrana Proteína periferica de membrana

Selectivamente permeable • El carácter lipídico de las biomembranas, las hacen impermeables a los solutos o iones cargados, mientras que los solutos no polares las atraviesan fácilmente. • La capacidad de las biomembranas para permitir y regular el transporte de solutos depende, principalmente, de su composición química y estructura molecular.

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS (inmersas en las biomembranas) 1. Canales iónicos Ü Funcionan como poros selectivos. Disponen de mecanismos de apertura y cierre, sensibles a cambios del potencial de membrana, luz, hormonas, etc. Ü Específicos para ciertos iones como K+, y Ca+, también para agua (acuaporinas) y posiblemente para algunos iones orgánicos.

Canales proteínicos Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002

Canales proteínicos Acuaporinas Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 2. Portadores o transportadores Ü Se enlazan o unen con un soluto en particular, lo cual induce un cambio conformacional en el trasportador proteínico, permitiendo la liberación del soluto del otro lado de la membrana. Una vez el proceso se ha completado la proteína revierte a su condición original

Portadores o transportadores • Poseen un sitio activo • Ocurren cambios conformacionales • Generalmente transporta moléculas polares (azucares) y aminoácidos • Transporte pasivo y activo Proteína transportadora Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS 3. Bombas electrogénicas (ATP asas) Ü Emplean la energía que se produce a partir de la hidrólisis del ATP, para establecer un gradiente de protones a lo largo de la membrana Ü Contribuyen directamente a crear una diferencia de electropoténciales Ü Se han descrito bombas para H+, Ca 2+ y Na+

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE PASIVO Ø Se realiza a favor de un gradiente de concentración o electroquímico Ø Proceso físico que ocurre espontáneamente Ø No requiere del aporte de energía metabólica Ø Puede estar mediado o no por proteínas transportadoras Ø Es bidireccional

• Transporte Pasivo Tipos: Ø Difusión simple Ø Difusión facilitada (canales y/o portadores) Ø Osmosis Ø Flujo masal (corriente transpiratoria)

Transporte Pasivo Difusión • • • Movimientos al azar Estado de equilibrio De mayor a menor concentración En cortas distancias es casi instantánea Su efectividad disminuye drásticamente con las distancias

Difusión Simple • Las moléculas pequeñas (CO 2, O 2 difunden fácilmente a través de las membranas • A menor solubilidad menor velocidad de difusión

Factores que afectan la tasa de difusión • Diámetro de la molécula o ion • Temperatura de la solución • Carga eléctrica • Gradiente de concentración

Difusión Facilitada • Moléculas cargadas o polares no pasan fácilmente a través de las membranas üCapas de hidratación (puentes de hidrogeno) üEl interior de la membrana es hidrofobica • Se requiere de transportadores proteínicos • El proceso se denomina difusión facilitada

Difusión Facilitada

Osmosis Difusión de agua a través de membranas • Las moléculas de agua pasan a través de las membranas por osmosis • La osmosis es u proceso pasivo que no requiere de energía metabólica • Depende del número de partículas presentes

Transporte de agua Difusión Simple y Facilitada Exterior de la célula moléculas de agua ACUAPORINA (poro selectivo para el transporte de agua) Membrana plasmática CITOPLASMA Interior de la célula Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002 Ing° María Elena Arboleda Fisiología Vegetal

TRANSPORTE ACTIVO

CARACTERÍSTICAS DE TRANSPORTE ACTIVO ü Se realiza en contra de un concentración o electroquímico gradiente de ü Proceso que no ocurre espontáneamente ü Acoplado a una fuente de energía metabólica ü Siempre está mediado por proteínas transportadoras ü Es Unidireccional ü Permite la acumulación de solutos aun cuando la concentración externa sea muy baja

Transporte Activo Primario • Requiere del aporte directo de energía metabólica (hidrólisis del ATP) • Sólo transporta cationes • Genera el potencial electroquímico necesario tanto para el transporte pasivo como para el transporte activo de iones Bomba (ATP-asa) Energía alto Gradiente de potencial electroquímico Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)

Transporte activo • Primario u Uniporte: los transportadores movilizan un solo soluto en una dirección • Bombas electrogénicas • Ej: ATPasas

• transporte activo secundario: ocurre debido al gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario

Transporte activo secundario 1. Cotransporte, simporte, symport : Los transportadores movilizan dos solutos diferentes en una misma dirección

Transporte activo secundario • 2. Contratansporte, antiporte, antyport: los transportadores movilizan dos solutos diferentes en direcciones contrarias

Transporte de solutos a través de membranas • Transporte pasivo ü Difusión simple ü Difusión facilitada ü Osmosis ü Flujo masal • Transporte activo • T. A. primario (uniport) • T. A. secundario

Tema 6. - Absorción y transporte de solutos Ing° María Elena Arboleda Fisiología Vegetal Molécula a transportar Canal proteínico Proteína transportadora Bomba (ATP-asa) alto Energía Difusión simple Difusión facilitada Transporte Pasivo (en dirección al gradiente electroquímico) Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002 bajo Gradiente de potencial electroquímico Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)

Tema 6. - Absorción y transporte de solutos Exterior de la célula alto bajo alto Gradiente de potencial electroquímico para el sustrato A Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger, 2002 bajo CITOPLASMA Gradiente de potencial electroquímico para el sustrato B

Ej de Transporte de nutrientes • Transporte Pasivo: Canales de K+, Cl-, y Ca+ y agua (depende de la polarización de la membrana por las ATPasas). • Transporte activo primario: • Exclusión de iones H+ por las ATPasas de membrana y utilización de energía metabólica (ATP). • Transporte activo secundario • Los principales nutrientes se incorporan por cotransporte con proteínas transportadoras: • NO 3 -, NH 4+, H 2 PO 4– , SO 42, Cl-, K+, glucosa, aas, sac. • Antiporte: proceso de exclusión del Na+