UNIVERSIDAD CENTROCCIDENTALLISANDRO ALVRADO

DECANATO DE AGRONOMIADEPARTAMENTO DE CIENCIAS BILOGICAS

FISIOLOGÌA VEGETAL

TEMA 6

TRANSPORTE DE SOLUTOS A TRAVES DE MEMBRANAS

• Los iones llegan a las raíces por tres vías:Flujo de masaDifusión hacia las raícesCrecimiento de las raíces hacia los iones

En los tejidos:

El transporte celular depende de la permeabilidad selectiva de las membranas

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 interno de la célula

Lado externo de la célula

Proteína periferica de membrana

Proteína periferica de membrana

Proteína integralde 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 Funcionan como poros selectivos.

Disponen de mecanismos de apertura y cierre, sensibles a cambios del potencial de membrana, luz, hormonas, etc.

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 proteínicosAcuaporinas

Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS

2. Portadores o transportadores

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

• Poseen un sitio activo• Ocurren cambios

conformacionales• Generalmente

transporta moléculas polares (azucares) y aminoácidos

• Transporte pasivo y activo

Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002

Proteína

transportadora

Portadores o transportadores

PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS

3. Bombas electrogénicas (ATP asas)

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

Contribuyen directamente a crear una diferencia de electropoténciales

Se han descrito bombas para H+, Ca2+ y Na+

TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DEL TRANSPORTE

TRANSPORTE PASIVO Se realiza a favor de un gradiente

de concentración o electroquímico Proceso físico que ocurre

espontáneamente No requiere del aporte de energía

metabólicaPuede estar mediado o no por

proteínas transportadoras Es bidireccional

• Transporte Pasivo

Tipos: Difusión simple Difusión facilitada (canales y/o

portadores) Osmosis Flujo masal (corriente transpiratoria)

Transporte PasivoDifusión

• 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 (CO2, O2 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

Capas de hidratación (puentes de hidrogeno)

El interior de la membrana es hidrofobica

• Se requiere de transportadores proteínicos

• El proceso se denomina difusión facilitada

Difusión Facilitada

OsmosisDifusión 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

ACUAPORINA

(poro selectivo para el transporte de agua)

moléculas de aguaExterior de la célula

CITOPLASMAInterior de la célula

Membrana plasmática

Transporte de agua

Ing° María Elena ArboledaFisiología VegetalFuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002

Difusión Simple y Facilitada

TRANSPORTE ACTIVO

CARACTERÍSTICAS DE TRANSPORTE

TRANSPORTE ACTIVO

Se realiza en contra de un gradiente de concentración o electroquímico

Proceso que no ocurre espontáneamente Acoplado a una fuente de energía metabólica Siempre está mediado por proteínas

transportadoras  Es Unidireccional Permite la acumulación de solutos aun cuando la

concentración externa sea muy baja

alto

Energía

Bomba (ATP-asa)

Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)

Gradiente de potencial

electroquímico

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

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 pasivoDifusión simpleDifusión facilitadaOsmosisFlujo masal• Transporte activo• T.A. primario (uniport)• T.A. secundario

Tema 6.- Absorción y transporte de solutos

Canal proteínico

Difusión facilitada

alto

bajo

Transporte Pasivo

(en dirección al gradiente electroquímico)

Difusión simple

Energía

Transporte Activo ( en contra del gradiente electroquímico)

Bomba (ATP-asa)

Gradiente de potencial

electroquímico

Proteína transportadora

Molécula a transportar

Ing° María Elena ArboledaFisiología Vegetal

Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002

Gradiente de potencial electroquímico para el

sustrato B

Gradiente de potencial electroquímico para el

sustrato A

Exterior de la célula

CITOPLASMA

alto

bajo

bajo

alto

Tema 6.- Absorción y transporte de solutos

Fuente: Adaptado y modificado de Taiz y Zeiger,2002

• 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:• NO3-, NH4+, H2PO4

– , SO42, Cl-, K+,

glucosa, aas, sac.• Antiporte: proceso de exclusión del Na+

Ej de Transporte de nutrientes