2015 transporte de solutos

TRANSPORTE DE SOLUTOS

BIOQUÍMICA MICROBIANA

M.C. Francisco Javier Gómez Vega

1M.C. Francisco Javier Gómez Vega

Mecanismos de transporte de nutrientes a

través de la membrana citoplasmática

Transporta Pasivo - Difusión Difusión simple Difusión facilitada

Mediada por Canal Mediada por Transportador

Transporte activo Transporte simple Translocación de grupo Sistema ABC


M.C. Francisco Javier Gómez Vega 3

TRANSPORTE – DIFUSIÓN PASIVA Penetración inespecífica de sustancias al

interior de la célula. Ocurre a bajas velocidades. Los factores que determinan el paso de las

sustancia a través de la membrana son las características lipofílicas, el tamaño, la forma y el grado de ionización.

Unas pocas sustancias lipofílicas se mueven libremente a través de la membrana celular por difusión pasiva.


Difusión Pasiva

La difusión es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a una de menor concentración sin requerir gasto de energía.

Moléculas transportadas


Las moléculas de agua pueden pasar entre las moléculas de fosfolípidos, sin embargo el transporte puede acelerarse mediante aquaporinas.

Las aquaporinas forman canales transmembranales que transportan específicamente el agua al interior y exterior del citoplasma.


Difusión facilitada Es el movimiento de moléculas más grandes que no

pueden pasar a través de la membrana plasmática y necesita ayuda de una proteína (transportador) para pasar al otro lado.

El transportador suele ser una proteína integral de membrana permeasa específica del sustrato, cuya conformación determina un canal interior y por el cual un determinado sustrato puede alcanzar el interior sin gasto de energía.


Difusión facilitada

El nutriente del medio de cultivo penetra en la célula según su gradiente de concentración.

Es independiente de la energía metabólica.

El nutriente no puede almacenarse en la célula en contra de un gradiente de concentración.


Difusión facilitada

La velocidad depende de la concentración.

La magnitud de difusión se aproxima a un máximo (Vmax) al aumentar la concentración de la sustancia.

Este sistema de transporte es muy común en eucariotas es raro encontrarlo en bacterias.


Proteínas transportadoras

Las proteínas de transporte son capaces de acumular solutos dentro de la célula en contra de un gradiente de concentración.

El transporte mediado por transportadores muestra un efecto de saturación.

Otra característica del transporte mediado por transportadores es la naturaleza altamente específica de este proceso.

Además, la célula regula la síntesis de proteínas de transporte.


El transporte se lleva a cabo por un cambio conformacional de la proteína tras la unión del sustrato específico, haciendo que el compuesto pase a través de la membrana.


TRANSPORTE ACTIVO

Consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración.

Se requiere un gasto energético. En la mayor parte de los casos este

transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana.


Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias.

Están basados en permeasas específicas e inducibles.

Comúnmente se observan tres tipos de transportadores: Uniportadores: Antiportadores: Simportadores:


Estructura de los transportadores transmembranales


Uniportadores: Son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.


Antiportadores: Incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que

simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.


Simportadores: Son proteínas que transportan una

sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H+).


Sistemas de transporte de membranas


Simportador

Permeasa Lac de E.coli : transportador simple (simportador)


Translocación de grupo Es un sistema de transporte que acopla la

entrada del sustrato con su modificación química por unión covalente con un grupo químico.

Estrictamente hablando, no es un transporte activo, porque no funciona en contra de un gradiente de concentración, pero se considera de hecho como activo, ya que la concentración del sustrato modificado dentro de la célula supera con creces a la del sustrato sin modificar en el exterior.


Sistemas de transporte de membranas


TRANSLOCACIÓN DE GRUPO

Este sistema supone un ahorro de energía metabólica: aunque en el transporte se gasta un enlace rico en energía, el sustrato queda modificado en su paso a través de la membrana en la forma que la bacteria emplea como primer intermediario de su ruta metabólica.


Mecanismo de transporte encontrado en muchos procariotas, especialmente en bacterias anaerobias o aerobias facultativas que recurren a fermentaciones.

El caso mejor estudiado de esta clase de transporte lo constituye el llamado sistema de fosfotransferasa de azúcares (PTS).

En E. coli el sistema PTS permite el transporte de glucosa, manosa, fructosa y los polioles sorbitol y manitol.


TRANSLOCACIÓN DE GRUPO

El sistema fosfotransferasa de E. coli


Enzimas Inespecíficas

Consta de varios componentes que funcionan como una cadena de transportadores del grupo fosfato de alta energía del fosfoenol piruvato (PEP) hasta el azúcar a transportar.

Las dos primeras proteínas son inespecíficas respecto del azúcar (son comunes a los diversos sustratos a transportar) tienen localización citoplásmica y su síntesis es constitutiva. Se conocen como: Enzima-I (EI) HPr (pequeña prot.termoestable, rica en histidina).


El otro componente llamado Enzima II (EII) es específico de cada azúcar, y su síntesis es inducible por el correspondiente sustrato: Suele estar compuesto por tres subunidades o dominios: EIIa es citoplásmico y soluble. EIIb es un dominio periférico de membrana,

aunque es hidrófilo, se liga al lado citoplásmico de la membrana a través de EIIc.

EIIc es una proteína integral de membrana.




Enzimas Específicas para cada Azúcar


Mecanismo de acción de un transportador de tipo ABC


Transporte de proteínas al exterior En las células procariotas la translocación

de proteínas se realiza mediante la actividad de proteínas llamadas translocasas.

Una de las más importantes es el sistema sec (sistema de secreción) proteínas asociadas a membrana.


2015 transporte de solutos

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