Lehninger-Capitulo 11

5/11/2018 Lehninger-Capitulo 11

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.., -MEMB 'RANAS B IO OG CAS11.1 CmnpQslcion yarquitecturad e la s m e mb ra ne s 37011.2 Dlnamica de membranas 38011.3 Tra nsporte d e s olu te s a t r a v e s

de membranas 389B ue na s va lla s h ac en b ue nos v ec in os .

-Robert Frost , ~MendfngWalf .en N orth of B os to n 19 14

robablemeut ' la primera c ~uta a al1t;!io en el iomeruo .1\que se Ionn6 11 a membrana U ncerrabs un pcquo - 0

volumcn d snlW'i6" acuosa Io ssparubu del r to tic) 11111-v rso. Las n erubrunas "lin -nlos llrnit . Cl tcrnos d las ce-1111.'r regulan ('1 lrcU i' mol eular II r sa I solu te s pola-res , S u f le xi hili la d IN >p er rr ute I os carnhios de Iorma I[ue apail"Hl al creclndcnto cetular r al movirnl 'nl,o (tal como elmovnnlcneo . nieboi e)" Su eupa idad para ro ners E .> y ~llatsp 1 'I1 1ilc [U P 1 > ( ; ' I 'US ]O I 'l 1 1 I .membra a s t< I J ' m sucede '(\ In('.'( 'il~);is 0 que un compartnnl .nto s n .illo d nrro de WUImembrana pneda l' pcrlmentar ~ In W" ! ' i T ' l , dando lugar lI.I(I f. r-rnaci "n de (f 5 e rrnuanimienros sellados tal :Q l~ -urre en ')Iltlocil! sis 0 Pll la wvision celular s i l l que se p m c : h I 7 . . ( ' . a n grundosppl 'ditlas a tea", " s tl la SUIlf'rlkl > (;CJlI~l' l')elJido a quI ' las meru-branas sou selt:'t:liv:lnwntp penucablcs, l"f'tiencli cl r 0 . " com-PUPS lOO (. io n e s deiuro elf' c:"Iwas~' drntru d :omrm11imienloscdlllaFt'S 'spccirkQs al tiempo (!1I~ {'_xdny n otros.

Las membra as no lion 1 (~r. b: rreras pasivas, Ineluyone n su couiposl :160 IlIICOrUUTl l ,od E ' p r ot e ln a s e s p f '< 'i a li za t !< l: :i e l lpromovcr 0 cataliu r V( ios proue 'O~ eel Uan~s.Ell la supcrfi-de cclular, los t .llSP(.rt.arlores rnueven solutes organlcos . .icomn tones inorganicos a trove' de la meml rana; los 1< ' ptres captan s 'Ides srernas y provocan "11llJios ole Ilhre~en l ~ l . 1 1 1 .1 ~ . las mol c I l J a . ' > rI p a d h e s i o n m al tie nt n t e J u l a . . , > ve -'ina" 'midas. Dentro de In I:plula, existcn m bn nas que 01'-ganizan proces s '1!Iularcs tIl.l~sco 10 In sint sis de lipidos '' icrtas protefnas 0 la IransclllC'cioll de energia u mitocondriasy c lor r plastas, La s uiembranas estan (,'01 pues as sinll l emen r epor dos capas de m ol WIllS, po r 10 q l lC ' s on mL lY e l,l Yld as ;st'Ie .puede consf I rar basicarllP te como bidim


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370 Capitulo11 Mcmbr ..nas b io lo glc a s y tr a n s porte

st e spacio hiflimensio alq e e ll eI ispacio moim nsional,In cficlencia de ci rtas rutas catallzad s e ?i A c. III ilLm c h o m ayor d n tro d un a m m ara n a h ic lim en s at

n est ' IMplt.1JI escribimes en primer Ingar la . mpOsi-ciOll de las membranas celular s y s arqui l . , crura qUll I ~ Lastructura molecular. bre 1 q e se asi ntan sus flln~ionp.shi 16gI" A o ru in ua c ie n r le s ribi emes Ias cxtraordinariascaraetensucas rli arnicas d las membranas e Ilas qu lipldosy p ro l.d lla s s d sp lazan to ' unos con I1CS ecto a la s u tra s. Laadhesion calnlar, I,;. endocitosis y la s fnsio es de membranaq c Li.cnen lugar tras lJ(\3 i1tfl.'{."Ciou vfri i l us t ramn Ipapel Mia-mi d la s pro . asd membrana, Pasamos a connnuaclon Itransport de solutes a traves leu;rucmbranas medl do porpro mas, ruedlant trar sportadon 'Icanales i6 'cos, En CR-)ilLil s p stcnores trata e os el papel de las mcmbranas nlatransduccio da ,lulales (Capttulos 12 y 23), I.nU sdueclon derg1.'l(C, pfttlJ 19. i(ll.elis de Ifpidos (O\pftul 21) y sinte-

sis d r. pro emas CapI ulo 27).

1 1.1 C ompo sic io n y arqultecturad e las m em b ran asUna manara de entender illfunci6n de k1.S embranas es estu-diar su C T Il o si ci ol l; de rminar, por e] mplo , (t il - c mponen-tes c tAn t ' I : rmalment pres ntcs .0codas las membranes Y'ua l s s u ntrsn unicall enle en membranes c n runeto-. es especificas. Antes de des ( irJ a estrucuira y Iunclon d13m em bra na c on, d rat m ,p r (.an~ .Ios c m 0 entes mo-I 'u lares de las membranes: las protefnas Ylipidos polar s qucoustituyen c am la tot.'ltidad de Ia masa de la s m mbranas bi -I glUtS Ylos glUeidos r ntes mo arta de gl coprutelnasy glucolipid os.Cada ,tipo d e m em b ran a p res en ta una compo si ci onde p ro te in a s y I Ip idos earacterist icaLas proper iones relauvas de protoina y lfpid va (loll con cadstipo de me hrana (Thbla 11-1), 10 Jue r 11~a13 d rv 'i( ad depapeles bi 1 gi os. Prj mplo, C1Cr tAS n uronas ienen unavai a d mi Iina, una membrana p1asmatica xten!>aQue sc

enrolls alrc.dcdor d ' la celula m ehas ve s q u e ac,"uaC Q mu ri c o p a s iv o , La v ;u a Ie m ie li:n a c on s ete rincipal

mente


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PlaJm):l 'ca. s M :i teeoodrial'"..~ internsS Mitocondriul~ cxterna0 :1p... . Lisos6mica.&:

Porcentajc d l ipidos de m mbrana

Esfitlgalipido..F03fat id j , lc r , l jma 1o esterolCardiolipin

~ Ltpidos minoritaries Fosfat ic1ileLanolamirul

FTGU RA 11-2C ompQ kian :Hpidic.a d fa In mbrana p i mal iCade I s membranas ,d(!los org nolos de un l'lepatQcito d rata. lit cs-PI' ializil 16n fu cion I de cad a tipo de meml ra a I' jil (In sucompost I !'I lipfdica c ra rlSliLa.'1 C les terol 's prornlne lit enmemhranas plilsmatica~ I~ll 'Il" i l pcn . lS ck l .~ 'C t3bl e etl m emhranas m i-t condriales. La c a r di o li p in i 'J es eompone Ie m yorrtMi d lamemhr31 "I 1l1ltocondriat interna p ro no 0 (; 1 < 1membrane plasmAti a.La fosfalidllsr. Ina, e l 0$ 'rhJil1{)sol y el fosfalilidillllicFol s w m-pon rues t I uvarnente rninoritJ' (dll'i'arillo de la rYI~}'QI"ia mem-branas, pero dCSfi'mpei\al1 {undo eric cas;~I f (Dt idi lin~ol y illdcrlv, tI s, por ejernplo, son import es en 10 1rans U .j II d> sei\a-IE 'S d e s e n c a d e da P ho 10n s , Lo es f ngol ipido'i, 1. 1(O!t Ilrhlco-lina y 1 0 ' 1 fosfatllidilet;lnolilmina e~! n prescntes en Ia maynrf drnemb I S, pero en propor iO ' variables. l gl,ltcolipid ,queson I o ! > compon C$ mayo 'tiltiOS d las mem ran rt lo s doropl:as-ro s d pi, ma s, e sl aA ~("ticaml!nl u entes n I c:p,lulasniln(iles,

no d eli s, de lransportar till soluto espec:ffic a . travmembrana. La mem rana plasmatica de fl, coli co t.iene 'e -enares (J PI' telnas llleren " nl;r ellas transportador s ym uc hos e llZ iim as q ue till TV} men en E llmeta lI l) WOd COns ervacidn de 13 .11 ' rgUt, sintcsis f llpirh)s, xporta "on pc{)tci-


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372 Capllulo 11 Membranes biOlogicas y transporte

Pror.e lt lA integral(M li o e ( .r ~ amem-brana Unica)IAGIlIRA 11-3 Mocklo dellmo aic:o f"lido para :Ia estructura de I~membrana. Las oonas aC i lo g r aso de l i interior de la mem'bra aim m an tin a re gl6 n hldrof6bica lluida, L as p rO l~ i a inregrales flotar,e n (!S le m a t de I fpidos, ~OSI jd por intcra clone; h U Jr f6 bic a s c on~U;, dfrnils [alctaills deaminoicld s apotarcs. 'Ian to la s prole i l ' !a

sus partes hldrof6bicas en co tacto mientras que sus grupos hi-droflli .cos lnt.crac t i .an con e I. ag ua q u 1 s en lve , R u erdesq ue ! s a gre ga do s U p fd ioo s: d ism in uy en Ia su p rfi .e h i dr o f6b ic aexpl1estu !llag a y as) minimiz:m el numero de In I cuIas I la~P


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'elas scm f!l;tru Uf' S esfericas 411 conuencn "ntre p~1S dce ru 'y rug 11 'm i l( 's r le muJecWa." l ( ln J lp a tJ . . s o r o nadas con. u ' r eg io ne s h id ro f6 bi r..a s had In liar, excluyendo el agua. sus grupos .Iec eza I ldr ffiC()sen I superficie, @.II contactocon 1agua. La Itn aa'6 [e lasmicelas esta Jav r I( CUal1-o el:il' a d la secd6n trans ~ald 1grupo d c~7.a es ma-

yor que la d e 1 '1 .' )cadCJIClS la teral s acllo, ales como la s < .Ielosacldos gras s llb " Iisofoslolipidos (fosfolil lklo5 I '(111(' I~falta UII solo aeido ~aso) y detcrg It S 'oroo el dodecilsulfatod sodio (5DS; p, 92).

U n s gundo 'p o c ie agregado lip id ico en agu a . Ibj P3,P .III cu al dos m V J iocapaa (I ifpidos fom um u na oj a 1l1dl1nen-sional. L tI Iormaoen la bieapu tiene I ng a r f < 1d lr ne nLe euandola sem 4 ill" .rif~-TieRS pUl'lien servir COl110 rcguladore' de ('w,imas ill'dos amembrana 0pucden IlIlIit~rIn mm.;! i t lad de las PI' tdJw.s inL-gr-..le s ~ rrn'lndo L i, qa d ur as iu lr amo lp c td .a r ~ .Muchas protefnas abarcanla blcapa lipidicaL a [ J.K )w l.'ia OP I s p ro u l' i.n a. "l dp 11\l:lIlUralliJ (l ( :3 . 1I zl i 'i 6n r P lA ,-tiva a . la bicapa lipiciica) I'll 'd .inv ..1.lgars con re cri\lo~ quefe. 'cion: n 'un 1 ; . . cn(lt>lll'lil lalerules de la pr\lWut81J )'0qu 11plI .ci(>n r fU ? .t lr l a membrana (l'cac.;tiv(')S qui J' SP !arP. que


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374 Capitulo 11 MQmbranas bioi6glcas y tt'ansporte

Protetnaperiferie

PJ-oWft \3 intcg.ral(dominle hldroii'ibi.corccubierto por d ~ergentc)F IGURA U~6 'Proternas. pe riV ric a s in tegT 'a le s. L s p ro te fna s < 1 < :membrana e p uc d isling\Jir op er.l! ;lQ na lm ntc por la s condlcio-1 l E : ' S r equ r ims pa ra Hbl?rarlasde la rne rn rana . La mayor1a de la s prtefnas ~rUcrl l:U ~I! pooden l iberar p r ambiQs en el pH 0 en laf e rza i o ica , 13 ehrt llrnt i n d (a z I por un ~~ nle q u 1 0 ' 1 rc 0 laad ic ion de u re a 0 c rbon '10. L as p ro te ina s in tegra le p ued rls er e x-t ra ld as c on o c t c r t, q u t! d e st r' u 'C 111 de

los experirn ntos .on la glicofOl'iw; 5\1 disposiclon ell la IU-

131FlGuM 11-7 Disposi 'on lratl$bicapa d 1.1glirofurina en e J entre-ie. Un o om in io h id ro filic o, q ue e on tie ne tu do s 10 " r idu s d e azu -c a r , e ncuen t r a en la S I rf t~ e le rna y o tr r tn m in i( ) h id ro iflic o

s Ql) re s ale d e I" c a ra in l rn de l " m cmb1 " ;) 1l O'1 .os hl 'X~ wlOS r ojo s r e-p re s n ian un te tra sa canc i [q u e eonuone ~ uSA ' cido s ia l i co) ,. I C ;JINAc] unklo por () a un .. St'r 0 U iIThr; 'xag n o a zu l te-pr nta na cadena d . ol i OS


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brau a es as. i .m~IJt~. Es lI rana de v-arios .po l ipepUdosdU reoles S \ I t " l C 1 l par-a ~ mar 0 c ana l a traves de la m em bra na . L aspfv1dilfl$ de lip o V e s.t an um da s a la blcapa principal mente por Ifpi-c i a C ) ! ; c ov ale or em e te (" ea se lg. 11-14) Y l as p ro te io os d e t ipoVi t i n e n ta n to h eli ce s r ra nsm emb ra na c omo a nc la le s li pi di co s ( GP I ).

E.n sta 'gura, y en ot s it I largo del [ibm, reprli!$Elntamos~!l~mcntos de prn fnas transm mb~aoa en us c nf r m a c l e s m a s I)r()-babies: como Mli es ,crd sell; a sl e vueltas. A ~ es 'IS ' i~1;$ cmu slran irnplern nte como illndros. Como ~ cone r Ialiva!-ment PO' s pruteini!' de r Hl'Ibral11.l por CfiSI


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376 Cap i tu lo 11 ,embranas biolog1cas y transporte

Ex t remo

FIGURA 11-9 Bac t r io r ro dopS lt la . una prot fnil ql.l cru lOa la mem-br n (PDID 2A 9) La cadena poli!> p . ( I d i en i ll mu)' iJ.del1tfodcla m@mbr3 .3 encontact 00 varies de 10 'gmentQs el i idale { 0 mostrados), L;Ihell c r . c s r .W c o to r e e rl a s pa t 'orr 5POJlrl~ c on 1.1g r a . f t I iclropa-Ii a I. 1< '1 isu ra 11-11 b .

que abarcan 1'1membrana (Fig. 11-10). J.::sWssegmentos sonr icos '11 anum i do s u p olM'e s y S ca enas la ta ra les III lr f6-bieas s i an orientadas hacia el e. 1'1r de illm I c um , don eaueracekman -t ner por . cuenclaci n d la prore II 0de su gen. S OIlO-(:1 '1\ mrles e sccnsneis de protei as de r t nnbrana, pero sehan establecido rp laUvamcnl t ' I o r . S s t ruc tums tndirnensio-nal S j.l r erista log!".l" d I....YOA, o espectros opia le.N Ut1 . . ' 1 P I sencia r p s ueneias conti U < J S de mas (i(' 20 all1inoa 'i-o n s hidrofobicos en Ullil protcfna de II einbruna ~f' to < gene-ralmen e com prueba d que ~Ip, s cuencias atl'avif'. an 1 .1bicapa lipfdica. actuando C rno ur las hldrof6bi 'as 0 ormanrtocanales I(IJlSIU '1I\1>rao,. Vlrtualrnrnte 1.0 a s las prote inas tnt -

graletlenen a1 menus una de estas secuen ias, La aplica.ci.6nde n 16gica a secuei cias g n 6 m i C


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m ,n la lme ll 'l ~ m irlim do la varilldcin (Ie!C~ ~r.~fal it ll '( ' q l e s pro-duce euandn 1 :1 cadena lateral del rcsidno pasa de IDI disolV'ent~apo), r : 1agu.'l . Es a \tal iAci6n f E'nergla libr de taHsforCllciues des I muy e er~(ini('~ jlcalcnlan 108 indices hidropaticos desagm ntos llu ('R ..'livos (lls:u n.ados vontanas) de u n arrano d er-rninado que oscila entre 7 20 aminoacidos. Para WUI venlm:tafe 'i residues, POt 1em 10,lo s mdlo '$ ( } < J . ' r d los n ~iduos dell a t7, de l 2 I S. (ai, I I I n . e tc " se rep r ,flf'l1t.l'ln al c orn n se in etic ",ell la l'igUf3 1-11 (s rnuestra I [ndir:p para (illresidue int r-m Jo 11 :ad, l ntana, I d 04 pa ra los r e ldu s 1 H I, porl'jemplo). I m~I' e !'on CO I l I \l ti S d~ r .sichlOS I ':()TI111'1alto Ulmerhidropiltico es, presurniblemence, un segrnento transrnembrana.. Iw .ndo las s e cu t'


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378 Capfttllo11 MembraJias blol6glC3$y transporte

cpA OmpLA

IFIGURA11-13 ProteinOl5 d e m e m b ra n a II e lruc:tllrn. illbillTil p.e muestra in Q ejemplos, \'j los n I!l pi no de la mc >mh r a n a ; l o s

C\lalTo p r ime ru s so n de la m e m b na xt rl'l~ de E. tvli. l ! 'epA 4,1' B 10I FEr), q intervienc en la capta ion de hi rro, uen 1cadenas (Jqll abarc n la m m b ra na . O m pL A (pr edente de PDR II) 1QO ru no ) f os fv lip as a, e s u n barrillJ dIe oon qu SI' ncuent ra CJ )forme de dimero enta menilrana, La mdt po 'nil (d P B 10 1M A W ,un transportador de mahos i!! u trfmcr ron da III de losmon6me r o s construido pm 1b 3del J.S fl, 11 I - {I'OB ID 1 9 ), o tr oanspo ta d r, lien Ir su Urlid d e s s e p ar a da s , C(ldauna c k! I cun-11!5apo rta cuatro d t3 a este barril d 12 (,Ie . L u toxm a0: -1 'mo ' l i s in fJ ! 'I f' S phy{(')c()(. 'CU5 aurcus (PO B ID 7 AH L, "I III P r teiI(@riorS{' m >1m 1 0 vista d es d a rrioo) e s t a com a per sic subu-n id ad es id en ti( ;a $, I,:C !d aUI d e la s c o a te s 3PO fl il un p: d csd -n fjon forma d hurquilla al barril d e 14 caden ..

Otra carac ensttca notable rnu has prototnas rans-m mbrana d uctura onocida ell Ia presencia de 'id lO Sde '1 'yr y 'l'rp en la int rras at tr Ii ido y agu" (Fig. 11-12}1'1:1 cadenas laterales de estos fp.!li \lQS rirv II, paren I caw,com , s flc 1. iu rras de la mcmbrun ' ,capaccs de Iruerac-cioner simeltaneamentc on I..; a : ; ; lipfdlca ccn'r"t j' con lasfases actio '


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rNHa

oIIo j~~/

.jj- l o e :~ H .. .. Grupo N-miristilo en unav illy amin termin'I

000-

. .. .. Gr l l po fa rnesile~ (0 geranilgeraniJo) en una..;_ carb~lo-tetmiJllU..........-..1'NHa

Interior .. Exterior

un an I ' e hidrof. i ( . ! qu ins rta 11 t i l > bicapa lipfdl" Ymantlene !a prot.eina en J .a sup rficie e Ja membrana, La fuerzade la utwrncci6u hldrof6bica tre I J ! J 1 a bkapa Yuna eadem hl-dr earbonau sim 'Ie \Ull.a IIuna PI' ~ ina es s Ii int Jl'U'aand r la p l' tema .e form s guru, ibie" muchas pro efnasti@ne rna.,> una porcld ltpidica unlda. Otras interaccio P.Sta l :'l como traccl n s lonlcas entre resid $d lq-s I p ro-t~(na cargarlos positivament y I s gr u ()S e ('.ahE'~"t$olaresd 10 5 lfptdos eargados nega t iV3 n nt ) contribuyen probabl -m e nte a e sta billza r la un l n , Li a s :la in CO l I m m b ra na d eestas protefnas unidas a lipidos es ciertament mas debil que In5 .la .1 6 13 1 proW n, s int.egra les dE '1 embra 13 E ' . 8 , al tilnos en alglmos cas s, rp.v~ 'h l! '! , S in p .m h~ , I tratemicnto

11.1 COmposlc;ony a reunee tu ra de las membranas 379

IO=p-O-CH2-~- NH-CI II-0Anel.i t je Gf>1 00 elextn!mo carboxilo-.t.erminal.

CQO rbonato alealin no libcra las proleiMs uni as par GPT,Ia s a Je ll SO I'l.p or df>Ji .nid6. protem.. ' lS m t . e g r . u .Ademas fie unir una prot. ina a la membranael pidoun do uodrla ccn r una uuct6u csp em. En ' m rnbranaplasm::it i a, pr k ina s con a n e l a s O Pt se P I' n t an exc lus ive-mente c la cam eztema y estrin confinadas dentro elf! agrupa-I1\i ~IiOS. t . a . I co 0 v remus m- s adelante, mi ntras que otrostiros d pr teinas unidas a lipi os ('OTl gru s farnesilo g-r ar dlg er an ilo u n id os ; F ig . 1 1- 14 ) s e e ne u en tr an E!.wlIsivame tcen l cara int r ior , El


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3:80 Capi tu lo 11 Membranas b io lo gic as y trensporte

RESUMEN 1.1 ..1Cum pos lc lon ya rqu itec tu rad e la s m e mb ra na s

.1 as rnembranas bioi glcas tI'fincn los luniL s dla e ~H lL la , d iv id ou !a . las protefnas. lteg ral S IlI(!m l')m Ha. Residues de Tyt y Trp epro te inas transmsmbraru so haI i l an a m enu doen la intt' Iasc lipid -agua,

Los 1p idos y la s p ro 'Ina .< ;cl p la s m emhranas s .insertan en I~hicapa con orientaci6Jl 'spcdfi ;I'lSf pues,las msmbranaa 50 esti 'l,u a J ymncto-nalm sue as tn 'as. ill 11M protemas demembrana xm tenen oligosacaricl Ill < I r: a-1 n entente, Las I 'protf'fnas de lumembranapi ma~j !!Stall siemp orienta Ias eon el om. nionortador de ~11icido en la s perfiCI extra ~I I1Ja r

11.2 :D ln am tca de m em b ra na sUna c ara cre rtstic e n o able de lodilR I s meiubranas h io 16 gi a s5 su Ilexibihdad, .s o e m , s capacid.U


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f i ic i l rnE>n en los Ilposornas mpuestos pnr un ,'mir.o Ifpido,pero la s membranes b'ol6gicas coruiencn mil ilios lfpid s conuna gran varietlad dE ' nasueilo gras ,por 10 que n mues-tran cal bi s dr - fa~p. bruptos con la L mperatura,

A t iperaturas fisiolOgiCAA (Ott re lIDOS 20 40C) Iaddos grasos saturados de .adf'na lill'ga (tales com 16:0 y1S;0) s emp lilt tan bien ( ' - 1 1 sma drsposicio lfquida orde-nada, pero lo giros de los ad s grasos lnsa urad S (VM .. '> ePig. 1 -1) irucrfi ren en est mpaq tamienro f;woreci ndoI estado llquido esordena o. Los Wtipos acilo graso d ca-dpn~ corte t1 nan e~retsmo efecw, El eon emdo n e l rolesde um rn rubrana (qllP. ri a muchtsimo con el organism ~'ttlrg.nllloj Tabla 11.1) cs otro deterrrunante un rt le die -tado liprdico. La estructura plana rfgida dellll .i -!eo csteroideo,insert do ntr .. (I nas latp_ral s de aeilo graso, reduce In Iibf'rtad de las cadenas acilo graso voulnas para 1t1.()V e por r -u


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382 Capitulo 11 Membranes blologicas y transporte

,1 movinu ruo transbtcapa r qulere que nn grupo e abezapolar arga 0 abandone su entomo acuoso Ys~ t,r..u;ld ulinterior hidrofdhico d Labieapa, pOf' flU I lie ria graIlvariaeidn 1)(51 Iva d ell rgiil lib~. ~I(lysitu ciones, sin em-Ual'g , in t qllP tal Tn \1IIil'lIlo es esencia Por j@O\plo, du-rA.nte la stntesis d la mernhran pl(lsnLilLi a becterlana, Sproducen roofolipj os 1 la SU I rfici ulterior r1 ~ I~membranaque han de exp 'rimpnt.llr u ilusirm flip-flop para p ne arn la earn cxterna {"la bicapa. Vila dJfllsi n ransbic pa simi-lar ta.l!lbi 11("5 necesaria n las cdlllJ.'l,'l eucanotleas cuando losIfpidos de m~mhn 11(1.sintetlzados en un Mgilllui{) han de pasa:rd l den tmsladarsc late-ralm n en Po lp l311U de la m rnbrana in tn rcamul e .lul


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tra tecnica, t! 1 rastreo e Will sola partfcula, permlte w-gutr el movimic to d. Ina ti; iti


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384 c ap ulo 11 Mqmbranas biologica~ y traf1;$porte

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RECUADRO 11-1 BIOQuiMICA PRAcTICA: ~ . . J . : ; ' '1';.,,_ . ! . . : ' I - . ~ , f , - ; ' ' ; . . ~' o. _.' I "....,....... ,~ , .... '.' . \' ~ ~ _,'- . H ,l \-. ~ ~ .J.. ~J";' . , . ~ I ; ,~.ltL..''''''I.,.~.~"~~l,,,~,~,: "', A"'J. ~~~~:" . ~

M ic ro sc op ia d e fu erza a m le a p ara v ls ua liz arp ro tein as d e m em b ran aEll I~l 11I.iT 'opia de Iucraa tit 'mil";.1 (M'M ,!>C II 'S1JIy d va n 1 1 ' 1 ' W na l. n tr 'P la pu nta y I mllE'Strn]:'l rilL nu na Iu 'rza q u e 4 1 sp la za lu m u la a rr iba y .1 .J l\lo ( en Ia di-m sion 2) a nedi In 11 r-ncuentra nottnas y valles en lamuestra, Un rayo laser flejado tl ssde el bruzo de palanea41 [('c'l' II10\rilllj('11Los I' lall '610 1 f Ell WI lipo dt' micros-.opio ell' IiIf 'T7.1l ::l.tl)m iN l S f' m r m ti H I' e on s ta n te la fi l('r za s o-

1 )1 '1 ' a s o n d< l ( f '11 rpI;u :io a 1111. '1 fu rz a rost.-1nrkl.r,r l r>1orden fIeInet IIt'\\ tons mediante UII elr snto df' rPl ullmentaeionqll hilt'; !JIll> In pl:l.laflwm ({II S, i llE>!n muesrra suba 0baj pam mantener 1 .1 fuorza onstante, Una sene' de barri-dos '111 -1 dnnenslon 'S.f' t ('1 p l ano tie la mombruna)I roporcioua un mapa de curvas d nivcl l.rirruncllsionru ()II1< 'up 1idf' 'HI lUm res ILI.i 11IJrox.il1ltt a 10 !;t'aia a lomi 'a( ,1 nil I Iimel1 ion" ltiC31 y E' ,5 a 1,0 11mPl'l la s d t-ir-nstonos lau-ral d. Las balsas d membrana mostn daselt Ja E'igura [1-20h se uULuvif'n ]Ieon esta Lenl en.

F,l1 c...1 01 ; favor;t If'S, 1 114>0(> lltili7.:l1"S1 In Af'~ 1 ar I (>_~Ill-diar moleculas pr Leicas mdividuales de una membrana, L 1 1 t ! X i 6 t ldel braze de palaaca)

ucsun~t~x ~ f " ' ~ 'La plataff)nnfl !;IJ desp,laza ?UTamantener una V I' tl i6 1' 1 constan:s O 1 " 1 . : 1 1 1 punta del braze de p aaca.c representan d spl~z.amieneo L a , diol'E!oI: 'A;:ionzn fun" .. n ( lcx,y .

FIGURAl

: . .. . ) . 1 . . < 1 F ' '1 I la aCIHllJOlllIU pUJ if l< : d l-

solve]' '011drlt'r,t1tt'ul ell 11\ Idllit'OS; 'f' corunortan l"lnt bals .de (.'sfiugulipidu d stnutura IfqHi(l Itrrjpl1o,ia n ln (jprivR f'nIII oceano rtf> ff)sfolipidos riP estructura liquida desordenada.

E ~ < 1 . < ; I I~AS d l ip id n! '; c on ti cn cn ~1111l {'tmli Iud elevudu ddos clases de prolt'uul' integrtlles de Ilwflibrallw IllS qllPpSlnna ne la da s < ila mi.'ll1ul'~llla m diant 101)J .icl(l.li grasos satnrados


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ExteriorC olestero 1

An.ida

InteriorProtcinudoblernenteacilada(a)

(b)RGURA 11-20 Mi rodomllllO (balsa~) Ol!la membrana pia malica ,{a.) Asociacion _ eSl i v < l il lI . ." l tC en 1 . 1 5 batsas.

rle ('adel1 forme l'o\,al'l\u' (t.h !) grlllj(),., pahnililf! U 1111 gr"po I)(\lrnililo y I1no mirislilo) y la s 1 1I E 't 'S IA n lUtltiul;lor '1'1 (fig, 11-1-1-). Prohablc'll lenle, e-tm; am:ws lipidi < ,Inmi!;IIIO q U i' 1 ;15C"$ 0011 pI ('olcsl.(' l 'pl y 10. .. .i - !1 '111 ' a t i lt ) lar-go tl las balsas qllP ,on los fosfolivilius quI:' ! t IS m c1E> Il Il , l1~sd e HOWl ' qu ~ 0 , pro1(' inas lInirlas a lipid ~, La.'>q u( ' ( '< lu li e-111;11gl'lll lUS isoprf'niJo La ! S OIllO Clltll'llMilo IIniflo:=; < i Ii '-llIa(' }\


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386 Capitultl11 MGmbranas bi()16gicas y transporte

Membnmaplasmatica C i e rt a s p r ot e rn a s i n tegra tes f avo re c e n l asin ,t e racc iones in te rce lu la res y fa adhes ionInter-tor V .. r ia s f ;u ni li ns dE>.p l '< J tc in a l> i n CF ,T a le s d e la em t ra n a pla s -

matka proporcionan punLos especifieos de ~111c:Wentre celu-13..


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omof iH-

luta vccina. La

stntCSlSuntlgeno-celula del sistema inmunitario ( apftulo 5). Las pro-t m as in te gra l s m mbrana tambl 1 1 jue ga n un importante(lap el, n Ia ru sion de m m brana s q u aeom pana 13 e '0 i to-sis, la c nd oc itosi . y la cn trada de WI gran num ero de viru s enl~ o ulas h l ' C s l > d.La fus ion d e 'a s m em b ra na s e s c :ruc ia le n m u ch os proc es os b io .6glc osUt, p piedad I O( ble de las mel branas biol6gi as es au c a . -padd d para Iu ionarse c n tras m rnbranas sin perder S\Iontinw a. Ut1QU as membrana SOIl sta 1 S, eL l 110quiet decir q e Semi e:Jt.atlca:;.Dent-TO del sistema en omem-branoso eu ea '6 tico (qu e me l c illm em brana nuc le ar, c l reu -culo endoplasmntico, eI Golgi yvnrias vesiculas peqnenas) hayu na re rga iza c i611C O t ame 1 ' omp a .r tim ie n lo s mem -branosos, Haypequei'ias vesl(:ulas que brotan dcl reticule en-o pla sm a tic o p a.l'a U e va r l fpidos y pro ; hras r 'M s Ulte l.l7 .a d IO J r st n te s organu J s y la :m mbrana plasmanca. La

e ocitosis, endocitosis, division celular, fusion del n evo y illespcrmatozot e J3 ,ntr da d ur virus en' II V Itura rnem-branosa den .rn de Ia celula huesped lmplican la roorganiza-ci6n de la m mbrana, dond la op raci6ra fun amental )fusi6n e d s egrnentosmembran OS sin p~rdida de conn-nu i d (Flg, 11 3).

La If lsion espe ea de closmembranae requiere quo (1) sere con oe ea u e ntre si, (2) su s su p rfic i s e st muy ee r ca , 1q uP . r qui re J .a l i rn inact , n d Ia s mol~cu1as d agua normal-m te asoc t a s c t s gr uo os d e c ab ez a polares de l o s I fp i d os ,(3) $1S estt'lll' ras en bicapa se rompan 10 almefit undo Iu-gar a la fusi6 d e la h ~a .czterna d C In brana (herni-fusi6n} y (4) Sbicapas s fusionen rormando una bicapaunka. con inua, La endocitosis m diada por receptor, 0 secre-cion regula at t.anlbl n req let que (5, el p ceso de /usi6ndes nca en ~JIel ornento apropiado 0como respuesta a

una s a1esVecifica..Las proteinas integraJes llamadas protei-Bas de fusion (" reeen estes Pl'~~qOS, nromovlendoun re-c nocnmen 0espeeineo y una disto.rsi6n loca l transu ona de la

1.2 Dln;imlcademembranas 387

131"Otede vesiculasdesde 1 complejo de 'OoJgi)hoeitosi

EndodtosisFusion de endosomey Hso soma

Lnfecci6n vfrica

eparacien de dosm~b~a5pla~>nBQ'CaS~ _'en In e li 'si6n oolulllT

FIGURA 11-23 Fusion de membranas. La usi6n de d o s memb r a na .sfundamental en mulli lud de prooesos celulares en lo s que in te rv ie -

rJ fI tJrrto o tg ar 'l ul os om o fa m e mb ra na pla sm i le a,

estructura de la bicap.a ue favor cen la fusion de la mem-brana. (Observese que estas protefnns C fusi6 0 estan r e m -ion a s con e p rodu cW de os gene s siona os, LambieIlllama os protsfnas dfJfusion, descntos n 1Capi 't lJl 9.)

D 0 de I \ . t s i n d brana t6 rnu.Yb.enesLuw-dDS; la entrada en W U I ce.lula hul!sped de 1111virus con envol IIra merubraacsa tal el virus d I grip Y la lfbera 1 1e uro tra nsm is or es p or e xo cito sis . A ,b s p ro esos necesitancomplejos de J) te fnas de fusion que exp rime tan camb rod 'o nrofl a cl IIesp tacu JiU ' .

El virus de la gripe esla rodeado par una membrana quconden ,ent.re otras p tefn3S, mu as mol 'u Ia s la prolci-na hernagluttnma (HA) (su ombr proviene de su capacidadd aghlltn;tf e r it.r c it ') . Ell viru s en n en l 1 J 1 . < L celu la hucs-pcdpo lnd cion de endocitosis, que encierra el virus nun n-dosom a , una . v esicu la m ranosa peq u e ila con un pH d ai-r d dar 5 (Fig. Il-24). A L pH s prcdu un cambio d .conferrnaeien de la.protelna HA, q e expne una secuenciad nod laprotema HAIlamada p ptido de fusion qu p r-n li _l q u e 13 p ro tem a pene e e la membrana endos mica. Lamembrana endosomica y Ia mcm rana mea lstan ahora co-ectadas traves < 1 Ja rot 'fim HA. A continua 16t l la prot -a HA 'UNa I or I' r u ad [o rm an d u a horqui l la que poneen contacto L o s dos enl'emos. Esto ira rt las dos mernbrsnas,qu se SitU .8nuna a l ls d o d la Ol Y produce 13 rust n de 10 1


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388 Capiwlo 11 Membranas biolOgicas y tl'anspol'te

~( lUla)hnesped El v 1 " 1 ' \ l S 'e 1,lIle.a 1011 I'Cccptotesde aeido,sialioo en Ia superfieiedel huesped.

El virus dl! encadenaIa endocitosis; quedaerv;errado en un endosom

La protema HA en la formaII pll 7 tieue lI,JB pep lido!)de fusion epultados.

El bajo pH d 1 ndosom:l Pl'ovoeala extensiOn de los peptidos de fusi6nde I~ protem$. HA,qu se insartanen 1 rnembl't'1n3 endo!i)6mi~.

La "prj) llJ!lllA pliegaenborqaillas, poniendc ell centactolas membranas vfri y eJl.dos6mica.HerquillasHA

El peptido < L fusion de HA rompelocaltnente U t membrana , c l andos91 hemifusi6n: 1a menoe IKl ex rna1 virus fundc eoala menacapaintem.a del endosoma.

La fusi n eompl ta pcnniteq ue los ccntenidos virieo:o enLrenen el citopla.sma.

AGURA 11 -2 4 usion i n dudda po r la proteJna hem~grulinina (H )du r nte la infecc ioo vlrica . (al La pr t Ina A .csta CX PU C$l(l ,pertIde de I membrana d e l virus d e 1 0 grip. CU(lnd I viru. p adel pH neutro del n tdo tm r I ial (\1c m pM '' 'T II - nt o de pH ba]o( ndosoma) d(! I a -Iula huesped 11,Aexperlrne ta. n camblo lmpor-tanl d e t 1.1 e fadli a 1


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m embrnna vlrica con la membrana en I sumil:i.1. La protelnaHA fun 11na como I1n t rtmaro (Pig. 11-24). En Sl1 forma a pHhajo, tres dorninios ill' la HA n ('1 xtremo C rrado M la hor-qltilla '", r ' uc r . 11entre sf, cor IIo (lit se f o rma 11M P.;t trn.ctm'asta III:' h lie idal. En cl Pl.' ,CP.! ;Od rui' n MY una etapa i n te r -m dill (herllirusiun) en la que la hoja externa de ta u l cwlmuli ol og ic a p u cell eSllulo liquirlo omf'nnrlo 0 uC!)()J:li t :Jlado; n t"~1.etUum caw, d!flO ItIli I1l0 t rmico d i a . ' 5 c a d e n a sa 0 Imc(' r (U f' e J interior (' illl > l c : < l p a r ;e l ! f lu i 10 .La lluidt"Z, VI: ' . l re-t :l ,ad,l POl ' In l(!mJ)Pf'flrurR., 13 OOIll-posi i r 1 1 1 Of' l'ir.id s gr' 'O S Y el con m ido en ~roJt's, L n c titi lsio ll flip -D op tie lip ido s c ntr ' lr u h ja s iH el'iWy ex1.crnad una flll'mUf'(IU pal la biosuue 'IS y para la pmdn .rj n rl en 1'-gia v ctpbpn liberar a su ntorno Ios prod tos secundarios IIi1 abullsmo. [I lOS po 'C) compuestos apola r nueden di-solverse en IIIbicapa lrpidica . cruzar In m mbrana sin russ",\tuda, peru '11 cl caso de corupuesr os p( lare . C) cargad s o io-ne s e li C'St 'Tl la l una pfot.( ' jnl\ r tp m ITIhr. \(1 p ara 1 tru nsp ortctransiuembrana, Ell algunos casos una prot ina d ru uubra-na simpJemclltt- fm:illta Ia diIusi6n ciE'UI1suluto a favor d >:)U ' I"ad, nte rl CO)1Ct' tracion, PP1'O en murhas casioncs eltransporte tienc lugar contra un gradien l'de coneen track in ,ca! 'g


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390 C a p it ul o 1 1 Membranas b i ol ogK :: a s y trall~pone

Transporte activoprimario (COrt t . . -agradientoel~ctToqu.imico)

C a na J i 6n ic oa favor de gradiGllteelectI 'O


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t[ . ncentraclon m as baja, ha ta qu los dos mparturueruos. J l c ;en t .r a c : \nnN; iguall!:; de so l to (Fig. l1-Z-a ) , C uan 0

jon.,._'l cargas opuestas ~\u separad s r na rnembrana(Wl rmeab l l ! . S' C1" a un gradi n C-j:( jc:( ) rransmembrana, unpotencial d m Jlbnuta Vm (expresado e volt-l 0milivul-tioa). E1l t oten 'ial de membrana protlu un Iu rzaqu .opone al rnovinu lito de 1 , ion . que aurnsntan III e uupulsael m vimlen rt los io es que redi con V"l (rig. 11-2Th), Asf.1f t ir e 'c iOl l en In que un son uo eargad i IIde.1 dC:>pIa7.a! 'flf 'ospontane rn 11 a rav . de una . membrana depc de tantodt"1 goo rue uimico (la diferencia en cone t rac ion d so-luto) CUll I!) del gradient!! 1 'Lrt '0 (Vm) a trave~de la mem-brana. Juntos,el

nl'l'gia.1 > - . 1 1 " ' . 1 tr as pa sa r la b ic ap ,- t.li pf di ca . u n solute pol -l. s. 81 ana l es IU)r'l I Ualtemativa para qu 1n sus-t ra to e sp e ci fi '0 se l .rusIarl@ a raves C 1 1 . 1 i pa l i p i d l ~ UI ~ '-n T q u e d ls o lv e rs c ell] b lc ap a" ism irlllY cnd o a '11mssia C .tpara la difusi6n snsrnernbrana. El resultado es un incro-mente cia vclocidad d IJ transm 1 bra m del S stra; .los transportadores pueden agruparsee n s u pe r fam i l la s segun s u s e s tr uc tu ra suberuos, a partir de estudi S gl'lI rnic s, QUE'los transporta-dures . HS t n una par t unportantc ci~1to sl p teinasvdifi 'adas e los genoruas tanto de orgn is os s nclllos'Ulno complejos. Exi .


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392 capltlJlo11 Mcmbranas biol6g_1cas y trnnsporte

_ - - - ---' . .- --. . . . . . . .~Sis te m a d e clasi f icacion d e tra ns porta dore s. _--~ - _ . . -1.A. c a n ei es l ip o h tilio e a

l.:A.l. Supe rfa m i'lia d e c an ale s i6n ioos d e c am p'll rta r~ gula da pe r v olta je (V IC )Cana les d~ K7 de com puerta -regulaua por vo:lta je ....

1A3. Cana l d e c a~+d e l r e oe p to r ia n o d in a /IPs1 .01\ .8 . F am ilia d e pr ote fn a in tr fn se ca prif lcipalA c u a p . o r in a s . - . , . . _ _ . . . . . . . . . . - - I.A.9. Canal16nioo de compuerta re ge ta da p or lig a do (L ie ) d e receptores d e n e rotra sm isores= - _ Receptor/cana l de iace tilcolina - -. __

1. B . Por ln a s e n b e rrl l {3LB . 1. Fam ilia de ponnas nac enanas gene ra le s {G.B P)

1.C. Toxi ll 8s formadoras d e po os1.C X Fa mllla d e la tQ xin a d ifte ric a1.C.18. fa mjfja d e' I 'a m e li in a (v en en o d e a be Ja s)

2 .A . T \ 'a n ~po r ta don~ : s imples, cotransporla.dores para te los y antiparalelos2.A.1. SlIper fami l ia de l fa c lli ta d o r p ri nc ip a l ( M fS )

.... _ Ira nspo rtador d~ lactosa/ p e r m e a s a de E . col i1.--2.A.l.J. Transport.ador d e gJucosa GlUTl d e eri troci tos_ .Fa milia d e tra ns porta dore s d e a z i l a r e s2.A.l.9. CotJansp nacor paral 1 0 Pj-H+2.A.12. Fa m ilia d e l co tr a n spor ta do r a ~ t ipa r a le l o A T P - A D ! ) (AM)2.A.13. F am ilia d e ta c apta cion d e C ,,-d lc a rtl oxl la to (D eu )2.A.21. am ll a d e l co t. raospor tado r pa ra ll o s olu to -N a' (S SS )

Cotransportador p ar al elo N a " -g lu oo sa de tl a s c e l ll la s ep il eHa les2.A.7 3. Ira nsoorta dore s d e HC03"~ C o ransportador cinl iparale~bHC03_

2.B . Tr an spor ta do re s n o s in te tiza d os e n los r ib os om a s2.8.1 . Fam ilia d e n a nsoorta dore s d e ta v a U n o m l c l o a

Va linom ioina - .....

_ .-, .- a

-. . . .3.A. Transponadores i pot saoos cor I11d r61 is ls d e en lace d i fos fa to (ut ii li zan PP 1 no ATP )3A1. S u p e r r a m i l i a oe l a c a s e te d e uAi6n d e A T P ( A B C )

C a n a l d C r : : O F T R ; t r a p s po rt a d o r r o u i farmaoos MOrU _3.A.2. Supe rra mllja d e ATPasas tnt lhsl ,ocadoras de tj' 0 Na+ d e tip o F . tipo II 0 tlpo A- - B om ba d e protnnes rfl A T P ~ ; VoV i A liPasa ; A o A l A T P a s a3.A.3. SuperramiliadeAlPasas d~ tipo P

C otra nsp rta dor a t lpara, le lQ Na_+K- AIPasa~ b om oa d e. D ! 2 + SERCA I:..Nola; bas l ' / i Indss I ) 1 J P I I 6 c or~ en a lo s f ' l U p o G 1.2 y l d e R~ u.1I 11 ,29. lO s t l8r1Sflortaoon!!l l rx l lv l all?5lndicados a l J U r(CQIlIM 8rna~ ) $ I I$ C tI i) e n e e s te C l! Pl t; Ji o. .

i m carli '11105 d l,i 'cion ' iOl i I lar $. 8$16 io 81 erar qu e-t e rmina i do la e s t uc ra 'f r necau i s 10 d e ar.r. lOll flf! t'll . e n o.'>un rm mbro de ada familia dt'!transportadorespodamos sa-ber mucho rca de I S otros micmbros d ' illfamllia; ace ~

at , velocidad dtrnnsporte y rnecanis os d acoplamiento energetieo. Un i 1 J : -bol fl g MU 0 en el {IUe las prote(n cstAn agrupadas ellfn n r.iO n e lp h om o l gi~s de "1"r.upnr.1R pupdE! decimos m u ra sCOS(1S 50 r las proptedadss transpo a oras ria las protcinasmdiv] uales n IAtb 1. CUl 10. t C ' 1 hina 'SUI filog 'I iu ' II '1conocimient do la cstructura, ospeciflcida IT cuuiemo, tf!-lle l s una I' scnlad6n fUl lY litH r Ianvam nt senclllade l onorme A nJP d tra nsp ona dores ( 'l 'olb la 11-3 .

E s tilil clastftcar 10..


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IPortadorestranspertadcresrI[b

Canales

c i JTransportadoresactivesprin anI' I' r'afiApor daresactives, :undarJQfI

ITranaportadoresscocitles(urripoeters)'~IGURA 11~29' Clasincaci6n c :k II~ Ir mpori4do~. L n'mM sec rr sp nci< -n n IdS prio ip le subdivls-IQne5de Ia Tabla 11-3,nil SlJJl{!rif)rf>~ las tlpit:us de los transportad res, vel ckla-es que S'!! apro iUrin alllin1te d , la difu !)j 'H n 'Ill()rp~ddfl.Los c . n . I s muestran, l -i p ic men te , menus estero specificiad que 100trunsportad J"I'S y hnbitualru nte 110 son. aru -bl s, La rna ona cJecanales 011 COTIl !os olig0lnrrit.()~ r i p .\" rias uburu ad .. a me min ic l :Il i(~. rruentra ' que mnchosransportadcres tuncionan como pmte inl lS mono in e r ic a s . Ladasilicaci6 C'l1l;re transpertador ...lIm] es la IJrU I 'ipal clisLm-iin dentro deJ g r po. Dentro de da nil tc estas caL g o rC L Sexisten sunertamilias de divers s tlpos q e se c fu 1c n no 5610por sus S 'I) nclas mimtlfias si 0 pur su estruc rra secunda-r ia , A lg un u' canales ostan const.itui(j()J; prtnclpalment J . ! < re.gIllCTIWS h l icoi La l s t ransmembrane mientrclS ql (> otros tip-11Il estru uras n alTiJ 1 3 ( 'nth 1( 1 11-:3), Entre los ansporta-r s, alp;lIn S Ri iplerue te acilitan la ( irusi Il iIfavor e un

GURA 11-30 Estrudura propuesra para GLUTI, (iI) Las Mlin~~n~ml!mbtana o.~l~nepre senrada s com o filas oblicua (en alltulo)r res 0 uauo resllu mmoa c i d s, re pre senta ndo c ada Iil u naeltil de I. heli It cr, Nu v de las12 helices cooucncn tres v rna:;dU05 aminoJt.itlo5 r Ii-IrC$0 con Glrga, am, d parades par

aria ~jd 0 hlflrnf lOS. (b) U n diagrama de rued I i (; ( Jida I- Je~I 'a 1.1dlsttibucl6n d, residu05 pola res y a pola r ~ en la :;up rfi,i

I!nlo hellcotdat.La helice e a e sq u em a ti za d a c omo ie

11.3 Transporte de sotutos al tfaves de membranes 393

gradi nt d conccruracion; so la sup rramiUa r J los tra s-portador d co IJ1U J1ali iea (uoi rters), Otros trunspor-tadores actives) pued sn impeler sesrratos . l t r aves d 11:1membrana contra Ul:q~radiC'nL e CO c ntra - i 'n; Igu os : I.i-11.7.. n f'T it'l lfa p ro )o r -il)n ud a :i T .tanwntp. por U 11 r 'E : 'acc i6nClnimic':a(ran portadores aetivos primaries mientrss 'Queotros acopla 1 I trausporte contra grad 1 fit. de UI1 sustratC n e J tr a po l < I lav r e l f > gm(~P. e d I ro ( runsportadoresactives seeundarios). A continuaci6n d Sl:riliinlJLlUS algunos re -p r s se n ta n tc s bien est.I1(ti" do d IllSprindpal . 1 '> Rl,pp.rr81l1iliu~d trans rtadores .. Volv~r'Pm0S a en -mtrar algunos rtl" f'stu,1;transpu ~1.l(J! S 'tt las ru tas la s QU 1) ; .l r tl ' i pa ll ,EI tra nsporta dor d e g lucosa d e l o s e r i tr o c it os fac:i l i ta6 1 tr an s po rte 'p as iY o.Elmetabolisrno productor de clIIJrgIa del entr cito d p indd , u n surn h ls rro I1S a nt ue glue os a C [uP. rov ip,n e d I pta s-rna sangm eo, cion Ie 1'- ,U OOvr('.p .~c ; a yor Q ue fa tl iIusiol1 no calalizadn, F.Itrans rtador de glu '0 . d 10 ritro itos llam do .:.I.U11para c1if;ti gllil'lo de los transportadores de glucosa d{>otrosto ji os e s u na PI' te O a uu -grill de 1Jpo m (Mr =; '.000) q tetJ ne 12 segment s hidrofo ieos, ada uno de los cuales secrp.p. 'l1lP. forma una IH~tiet>que abarca la rnnmbrana. 1.3 estru -turn cf tallarla d GLUl 1 {O so eonoce todav . , 1 '0 U model:plausiblt> sugler qu la (lion la 0POI'lado (11)vartas helices

b) e)-Sru--Leu-Val-Thr-A.\;n-P, e-lle-

2

1

para una vucHa mpl til de la hellce a. til este ej mplo, 1(lIS .. : i ~polares f.llUIII'~lan cn una cara de Ii:! ~Ike y los residues hidrof6bi-cos ( m rillo ) em la otra , ~o cs, p ur d t.' I i t1on, una ' lice antip.ir ica.(() L.! 3SOd cion [ado a lado d CII'O 0 se is helices an Ipat icas, cada

tar polar oricoiada ad ta cavidad entral, puede pro-I j I nsm om brana reve stido con residues potares Y COilcanal p opm 0 (Imuchas oportunldades pa [a forma-

do de p !files tic hidr6gcM ~nn la I r oosa que se de sp laza a !Tavesdel t1~n pouador, l. estr lura tridImenSIonal de CLUT , a 5idodctcrrnmada u n por crist3IQg,rafia de rayos. pero se espera q -10$lin I C ! ' S hldrnrnlc $ I~ membrana d e e ste de mudhos orros trans-port d' !.Y anales i nlOO$ 5 - p 3 re c en i a es1iemodel .


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394 Capi tu lo 11 Membranas blologlcas y transporte

;Con 1)tl"3cionextr Iular

d gi l .u~s ,1Slottl (m..I\ f)(a)

1le t o(b)

FlGURA11-31 Cinktka del transporte de glucosa a , 1 0 5 ~it,.ocit"$.(3) La ve lo id d Inic ia l de entrad d glucosa un c ruroc trc , vo, ~-pend de su concentracion In kr al e n I ( !x t iO l, 1 5 10.... tb) .r ';;" ., rlec bles r ccip rocos de los datos d . (a). cinet i la d Iiid,fusion fudli-iada e s analoga a 10 1dneti~ de una ccacci6n t: tdlll< l por un enzima_'Offi?3rense es 5 graf icas con I igura 6ll y Iiifiigurtl 1~I Recua-

d ro 61. Observes (IUC K e s a fl5 10ga a K " " Ia c 1 n te c i@ MiLhdCl is.produce un canal u" Innembrana rcvcstido de residues hidro-Iilicos q nc p uc d 'H (i nuar u n en la r .: P . f lo r pu J1L de hidr6g'll'WI Iiig U.OM 1dcspJiIZmS por el canal (Fig, 11-30).

F,lproceso dc Lransp rtf: de gluoosa sc pu ,de describirpO T analogia co una r eacc ton P o zimali'a en la que J " sus-trato' )S Ia glucu . c I 1exterior de la eeluls ( R O il ) . rJ 'pro-dl cto" c 1 ( 1 uueosa de int tit (SbJ y e l "snzima" es etransportador, 'I. Cuando l"P. mid !a velo 'Idad de captac! Hglue, sa ~11 flUid II d 1< 1 conccntracion externa fir. glncosa

ig . It.31) la graticu r 'uLt:~JltRS'pcrb6Ika; a eon entra-don s externas de glucosa el vadas illv zlocidad de capla.ci 'nse acsrca lit 11 nx' Form,IJmel toe,un procoso Itransporte deeste tipo se puede deAcrihir s gUn las ecua lones

klSwt Tl ~ S l TlIt 1k . J r k ~ k ~llk~

kSill + r, k_:I 81 !!d nd Ie " k 10etc., WII las cons ant s de vel 'Ida d r(>(!1.aimrc rsa P' a 'ad pas . TI('-8 la cou lormac lon del transporta-dor que apunta Itaciael exterior), 1~ la q e apun a hacia el in-t ,riot. Las 'WP


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alliS] .,,11 a partJr oela 1:11)odc os b ener los valores de Kj' V tnnx (Fig. 11-31 ).' u im d rS ) =K~,la v loc idad 1 iC ' .apta-cio cs l/~ V""",; el p OC $0 e rransporte ['slu sernisaeurado.La ncsntra "i6n de glucosa pn la sangre, 4 5 a 5 L\I, es unas1res veccs sup srior al v.dor de K 1 qu as 'UTaQue L I 1'1",sUicaslsa urad s s ruw y onera(:f!.r~ e I.. I/"m'

Dad que en la oonv I'SiOllde SOUl 8,..no S .1' Ipe u Iii sc~ rman enlaces quimi cos, Iii 'I "suslrato" 111 I "I' (111(;1 "sonin rU reearu nte A s e 'Wblcs Y pi pro. u de entrada es total-mente l 'flvp.)'sible. uando [. li n Sf> acercs ,l[SJ"""las vel ci -d is de entrada saillla s ' !gu Ian. DI'I\ sistema (,S, por t ."IIHo,int:uput d ac.nrnLJlar el sustrato (glucosa) dentro de las c 11l1a.~3 oncentracionos superiorcsa las el medic 'j nmdante; sim-pi nt ULe logra nl qUlhbri La I't!UCOI a ,lI bos lados d 101III rnbrana a una veloeidad mucho mayor de la qu ' ter dd lu-gar en ausenctn Ie W I t .nUl spo tad r E 'SP 'iIi' . 'LIlTl E lSf't-;-P 'effie para la rJ- tlu 'I)S , rill .():. VlIPI" a entrur en el eritrocito . SI'! con-vierte en O ! ! . que es nnalmf!"ntl? exhalado. Para qUE ' e ttl lan-zadera sea .fe(:thta ~ requ: re un rnovimiento mny ltipido delH ; () ;~a l 'aVP.R f' la membrana cl eritrocito.

EI Intereambtador d Iorure-blcarboaato, tam j e t .llama 0protein&. Intercambtadora d anton (AE), u mcrua la ~m lA Ahilk lad de 1 membrana d e l e r it ro j0 ( I IBOO: ;en u n fa ct.{ )r d mas d W I ailllon. Al igu al q u el t ransporta -dor de - glucosn, e s una )roleina in t< 'grn l de m rnbrana que laabarea al 1l1PflOS 1.. ve .es, ~sta protefna facilita el I lI lwuuknt~.multaneo de dos anion : p or end ton H ,03 lue setrasladan una dir('cdon, l'P rasla.da t.umbicn un ion Cl" en ta dire ,-cion up esta (~. 1I.:t3) ill transfcrencla n t de carga; ointer 'alnbi() s electron ntro, 0 1acoplanuento e '1- y

_.. -- -dores d eg1ucOS88i1 e l genoJ1lla hum ano ......-- ... 06 .. .J ..- -Tej i tJo(s)donde se exp resa Genransportador

SLC2AlSLC2A2

captacio l ' l b as al de gluoosaEn e l h ig al :'l o, e lim i na c io t1 d e e xoos o

de gluc os a d e la s an gre ; e n e l pan cre as ,regulacion de Ie Ilb erac i6 d e in sulina

C apta ciOn b as al d e g luo os aAC Liv id ad in cr em e nta da po r la in stll in aP rin c lp al m en te tr an s :p or te d e fr uc to saPos ib le m e te s in fun ci6 n tr an sp or ta dor a

G L U T lG l U T 2

UbictJoH ig ad o, is lo te s p an c re a ti oo s, i nte s tjn o

G L U T 3G L U T 4G L U T 5G L U T SG L U T 7G L U T SGlUT9G l U T t OGll1l 'l1G L U T 1 Z

Cerebro (neuronal)Mu sc ul o, g ra s a, c O r a z O l lIn e s tl ll o, t es tf cu lo s , rf i ion, espermaBazo , l eucoc ilOS , ce re b roM iC(osomas h epa ti co sT e s t lc t J l o s , b l as toc i. s to , oe reb roHfgado, riM"l 'l ig a do , pa nc r ea sC o r a z o n , muscul o e squeh~ tJooMusculo esquelel ' ico, a d iposo . jn te s ti 0 de lgado

tmcion

SLC2A3SLC2A4S'C2ASSLC2A6S L C 2 A 7SLC2A8SI.C2A9S t C 2 A I OS L C 2 A l lS t C 2 A 1 2

"l in guion I ~ 1 \ l 0 0 0 O O cicrtJ.


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T RE CU ADRO 11-2 B IOQu iM ICA EN ME D IC INA" '.. ' . ,,'._, ,- . - ..~\ .. ..... .

Transpor te defectuoso d e g lu eo sa y de aguae n d os form a s d e d ia be te sCmmdo la ingestion de un oom.ida ri'(l en 'ucidos hac~qlle (' Inhl I d e g lu e os a en fa sangre e s ce d a la C0l1cpntra.d6nIcrmal ener ldas (51'11M). I ex so e glue a (que !lfdl a c en a 'e n fo m \:1 e g lu r.6 ge n o) fl C t e n U ' l d e la e t u J a(v~S(' Pi . 1!:l-8 . C o n m as mQle u ta s (i Gl.U'r4 n ac ,-6n, L avelocidad tie captacl(JI,I lit' gltl(.,,( sa umen t a 15 veees 0 mAs.CU3Jldo Losnive! d g lu e os a , en la Sang! vu Iven a la nor-.11103id ' , d j s ru . inuy W llbeJ;a ' i6n de msUful' l I~ rn a or dlasn oleQulas de ULUT4se elimimmde Jamembrana v l amna -ti a y s a lm a c c rum e n IIsi ulas.

lila c U . ' ! es nlellilus O f ' Li p I (a r)tlJ'i " .njuvenil), la ln-" p 't lc i da d para I ib e ra r l us u li xm (y, p o r c .o n .s ig u ie n te , p a ra r n c -

,1liza1' los transp rtArinres e gt" ,O1!< 'l )J 'OVO~ lUlf llJa .ia velo-cidad de eaptaei 'n d glucol ;a 911 rmisculo y lejido adipose.Una conse . 1 nda de elk es un perfodo prlonglid de altosniveles de glu OM- an : ngre qf !SJl ll ~ de una i.n~Cllta ric eng !.u ci d s , lE s t.') c o dlcion es la base d Ia prueba d.' to leran-.' a l a g lu sa qu SC llLlliul en illdi .Im ( 1 . .< ; . f! u l o y e J, -on 1 3: me111 ra na p la s-eahili~arl a J al ' ( l I< tau-

menta c1rast:ir:amenw y 5C reabsorbe mas agua en elcon ueto col tor qlle s re rna ala sangre. Cuando los ru -veles d ADHd ismlr ll l}Ten . ~ ,J'!"ll :UJl1ula AQP-' d 'nt d e Iasve .1 ' u J . < , i : ) , c I n d agua , EI n f e rm e d a dhumana relllItivam te . {!()I1;'Il)1l diilb~tes iJ 1 ; ) ' ida. 1m c l -Ie '(,0 geneuco en AQP-2 provoca una reabsorcion de aguarlef .. lUOS3 p r ell;n6n. El re w ado s la exer 'I in de gran-d s vohimenes de urm l mlly diluida

C ua ndo la insufina mtel'3.0cWna c on s u r ec ep to lasv e s i t l d l l S se deeplaz:m hacia la superfiei y se N e l 4 1 0 l W J lw u Imembr an a p i ll sma l, 'i c u, i fiC f\Cm~ e an do e l OUI!fl rode ~rlmllpOl"t8do1'le8 de glu ~ en III membnHtiiplasmatica. Cuando los niveles deinsalina d ec a en , lo stram;purte:du["G15 d gluCOll1i6 ., oon e l i'm i na c l () $ d la.o ~embrann pJ.asmatica" " ~ W ~ [l...._lWr endgeitos' ,;r. '\ tC-'b ~ n : : : : : :peque as

V Transportador ! 1 Jd e g lu c o sa

Inselina .,

, IRecep to rd e , iIlsulinQe m b nm ! lplasm6tieaC D

1 ' r a n $ p o r t B d o r o s d cglueosa "ahaacenados"an Ia ,c el ul ll ~ ~icul.asde membrlID8.

Regioncs de ondosoma enriqueeidas cont r .anspodado["1!$ d4 ! glueosa brotan rp ru : aoonve.rtirseen pequesas vesteu las, listaspan velver a la ~erfWie cp:!!ndo 10&ni.\.eles de in..,>ulin uDi nl.en de nuevo.

maJores,

F JGU RA 1 Reg I~c i ' n po r insu1i113 le i transpone d & iou cos.Jpo r I , I i ll i n~ r T r d e un m io c t t l ,


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E l d i6 x i.d o d e c a rb on ap re du cidc p or e l eat.abvll$lDontrn el eritrocito.Protefna ien ro&mbiad( T1Ide c iOX1J l'o .b ica .r bnnaw

Ellbicarbonatose d' uelve ell e1p la sm a s a.n gu .m l! tO .

CO~E l di6xido d~ c;"~ Thonosal ,del edll'Ocitoy es exhatado.

H 0.:\ Cl131bicarbonate Imtrlln 1 ~ril.1rocitodesdeel plasma sanguinco,

:F 1GURA1-3 3 In ~n ;:ilm b ia do r d e 1;,lor;u,~bkinlbonat() d e Ia ,m emo:I)ran:a de Cl1fftO ito. t l i immaulla purt{ ld r permif I.. ntrada ysalida de HCO~ sin c.:< l.m biu s I po ell la l le cto co tra nsrn m -bran.)..lncrem@l'Il 1.1cdpa t ldad l tafi~pml. d ra de CO~ r ip . J :I SM re .

1 ' .11es obligll.rlo; P o l lusencia I cloruro, se d eu er el t rans-porte de bicarbonate En este aspecto, 1 intercambtador ani!)..nico s tlpico de todos los Sistemas, denomim do,~si tema.$de eotraa 'purte, 4' 1 trasladan a la ycz dl).


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398 Cap i tu lo 11 Membranas b i o' lo .g lc a s y transports

dond R I!S In. nstante o e o lo s gases, ,315J/m 1 . Y rP1 ' 1 8l 1 11 pe a tu .r a ahsoluta. Ouando Ia " r acci -n" es simnlemcnte Irransporte de nsolute d d una rpgion do d. SU con Itt Ic ion l;G 1 a otra region PI) III qu e Stl C neorura In '5 G; : , 110se forman nj TO ipeu enlaces, por 10 QU l;,l varia iuu d enrr-gia Iitire estandar, AU" ' , es cere, La variaci6n de en r g 1 < 1 librpara cl trsnsporte, (II, C 'S

A O, '" R7' ln_a. e l xnc s a fl es d sus memb r a n e s [,lasmaw:3S del or-d n de ,05u 0 1 (con l lnteri r negative co f('SPC'LO 1{>)(tltrior) p. r lo qu _ .1s gundo t~nuino d Ii:!f;r,IIIt{'ioll 1l~3pued conrribuir ~ignifjc' ivmn nte a la \f:ll;aci6n rota I df ' l1e'rglll Ilbre para f transpor e p nn iou , La m;)j rfH d~ cPlu-las maruie '.1\ grad icnLlIIbrana~ pucde al ' tuar l1ledJ~III1'1E uaj 11J I -a ; r < ,r w 'r u es c QUE' pa a 111I1Jo rtjaflOl' de Ullgrnfllt>llle e lC"c IToqLl imico , I :)jgl\O Ie A G ' es 11P~at i \ 'o mipnt;J'(ISqnr p I valor de a :7 parI ' eJ t.r:lll 'llOrt dE:'iones en ('(flam 1 U IIgmt i,:r eialmente eerca del residue tic Asp q > ('xpprim \ta foforiJacion, y rodas 'on nsibles ala inhibicion port amUogodel. f o s f a t . o vanadat.

0-I--p-o-H

Fosfa to

9o-v-o-~m

YanadatoC a tla L rr oc p r tanor : r r~i ipo P I"S una p ro in ;1 jn~ gml Pollhi que pna len predecirse i C ' " t r ;gio e que aha an la mem-brana en un polll> 'pf.l lHUt-X); algnnas lien n una segunda 51)-b un ld ad . L o~ lr aT I$ PO ad r es lif ' .ipo P IAn dist.n h l 1 u l O ! ; myamphamentc. En tojid 'llw.I\31~s, la a I I ~ ATPasa (cotrans-portador autiparalolo de a Iy K+) y la .!- 'l'Pcc;a (traus-portader , unple ti(' Ca!!+ SOil A1'f'~sas tilJu r U )1'WlS quemantien 1 1 iferencias en 1 0 1 coiupoelclon i6nica pi chosol .1medic cxtrac lu la r, La s e tilu OS pnristnles qn Iorrru cl OS 6-(lI~gooe los manureros ti 11n una ATl' Upo r q boruhea H-y K' a tra. ':>del membrana plasma' ca. ncidillcanclo to '1modo 1ccntenido del estoIllr1g1 . ~Illas plantas vascularcsuna ATPasa lipo T ' b o nd ) '< 1 protoues fll.,ra d .la cClula, '(a-bled ndo una till .te>lId~,el ctroquimi ad. I" ' 1 . < 1 2 . un I"llesde pH y 2. 0 r V R tl'l\v~' de in. rncrubrana plasmatjr.a, lnaA1'l-'f satipo P similar del hongo rtel pan 'curospora bomb ,-protones fllen. d ' las 'elu!as ),lfIrae table' r un poten :i'


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(1 ' ig. 11-37) propon quia A'l'Pas~os('jJ en red . r ; rmas,u na f or m a fo s~ rilada (d ssignada P~Enzll} con alta afinidad poJ'I K' y baja afinictad1 r J a ,Y una ~ rma d sfosforilaua(Em,) on alta afinidad por el Na + y biija. ftfi id e t por cl K ' .La . 1\ V tSi6n de ATP a ADP y Pj produce en dos pasos ca-Ializa(ios por el Itz !J na , U 1 t t i l . lend la fOl1ltad6Jl y po tenorhidrolisis deifusfuen?im .

(1) ATP + - En:tl ~ ADP + P-E.ozu(2) P.Enzn + R~O ~ n~J + Piuma: ATP H20 --l>ADP PI

D bido a q 's des 13740 il tones a hacia fuera por cada 2in I q e s d Spl{12 lu c ia d m tro , 1p roc cso os e le ctro -genico -CC!:'l.t una e p ar ac to n n et d. earga a lr&Vs de la rn-brana-, Ell't...~ , ; t J . l t a . d o un potencial transmembrana de -50 a-1 mV (irn . r negauv con I" spec al exterior) t!u .os ca -racteristieo de la mayoI'm de las ce lu las a ruma l cs yes cia! II1 COn!' UCctOl de po nctatesd acci n an las ncuronus. J pa-pel c .Lral de Ia Na K AT 3.!, S P . fleja Oil er 'l'gia inver-Li '1 e I este sh pJe re cion: jcerr.a de nn '.: del ' 011 lH11l)total de nergfa d I ser humane en reposol

El denvado esterode ouabairul ( o ( > J SOTru 'Ii a lXl,yyo,"vCUUllO de D cha") P.Slin inhibidor potente y e~p'-

c :mco de la Na K A~I'Pa511.L 011 haft 5 unc prcforen-tern ntc a la forma tiel en?; 1 8 q 1l e P .< ;t .i iabicrta po r el ladeextracelular, Joquea do os to P.S Na e impidiendu los cam-bi . d ifornu CIUII II o s fla m 1 t rn ll sp or c . OL." W

+

++ +

t. ito o J . [K+] - 140 JIUIIlN3+] =12 IB M+

+ + +Fhddo erlrilcclworo ptasma sanguineo +[K+] -" on~,(Nu+J =145JnMAGURA 11- -3 6 a K '" ATPasa. n < :~l tJ la s an jm a lc s , e s te s i! >t em a l!t - porteactivo rcsponsabl prlhc;ipalm nl de I!SldblL'(.or mantener las concenaaclooes ino-ac lularcs d Na y K de g !memt ltlpotencia l e loorj(O transrnem bra a . E 0 10 :1 \3 C c puLo;ando' t n! ~ N J. Ide la celula por cada dos 'que il\Voou c. p in illl @'1~ r ico ~fundamental para Iii sen(l lf7a 'Iond Irled en (as neuronas y el grddlente a ' c s u sa para impu tsar el co nspor t d sohnoscuesta a rrill. e n m uc bo s tlp os e el la re s,

11.3 Transport.e de solutos a t:raves de membranes 3:99

.E 1 transpertader' une3 N 'del Interterde la oeluIa .

La fo$foriiru:i nfa vo re ce a P .E nz TT .

El traru;portndorlibcra : 3 . a f-al e J l . - t e r i o T y una2 'K i d < : l ex te r iQrdo la ~lu1a,

.'P-Enzu3Na+- . - "zr

La desfosiGrtlaei6nmvOTeC ij 1Ui1-

'E 1 t r l l JlBpor tadorlibera 2 K' I I I . interior.

F IG U RA 11-3 7 M e-ca nism o prOpli to ! pa ra el tran sp or1~ dN a'" yK :por 1 : : . A1PaSJ . ina mil r potcnte, 1 a palitoxina (prodll(,jM 1101 nn oral d laCOil a !la' ,ia a) Lambien a t..U 5 r JaN K ATPasa.l)CroSf! un ala proteina de m era qne Inb loquca n una '1 " f ,en 111que sit ios de union d los iones cstlin accesibles !.IeIIIdopermsnentc a w:nUQSad s 1 qu convier el transported r, n un canal i6nico inespecilico. Bsto p.rmitP. la ::laMa de Kd las c 1 las haec desaparec r Igradiente ionieo (esen-eial) a rravcs d la m mbrana plasrni.il . 10que da en a dla toxicidad de este COl lpuesto

OR OHOuabaina


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40 0 C a pi tu lo 1 1 Mcmb r a n a s biol6gicas y t r an .

producida en .105anlmales, co s qu . Lor parcce ser cierta,La rnisma ouabafna I I " ~do is)arla de las gtUndulas sup. r n a te s b ov ln as y se a detectado en Polplasma :;anguill yen e lhipotalar 0 de marrufer ,.Las, bom ba s d e CaH "po P mantieoeD un a b aJac o nc e nt ra ti on d e ca lo io en e l aftosolLa 0 eentraclon citosolka d e a 2-o l libre es o S n ralrn nt100 11M 0 manos, mu por baj del In i mar.~ rlar, Y3 s a1as a t1 un a ch r " plasma sangufneo. La presencia ubi tade fosfa t. s i l lO rg{UUCOS (P , Y P P.) en CO lle n tr ae io n .s ni l lmuJIa-res e el citosol n "s ! a b~as ('..(noentra 'ones e l f ! cti-+ citus6lieu, pt.).!" U el ~ ~ to inoT~anico ombina con el cal io parat rr . r osfatos de ealeio relativam utI! Insol bles, 1.,( s Ion .calci Isonbombardeados fucra d I cl1i()[;o1por una ATPa.~a tifH)P,11'omba d a:i+ d Ia membrana pI "micica. trabomba d ~~ I Lipo P del r t. i 'WOendoplasmali ~ transportaCa2- d en tro d e 11 hJZ d I RI::,un C0111P(\1'tillli.elllo separado e lj I. E n t os m io .c it os , elCat I SI! sec estra n rmalm l'IL euna Ionua especializada de r cu cu lo e nd p)asmal . i ro uamado re-ticulo sa.." oplasfi1a i : < > . Las bomb_ de calcio del r tlicul0s. t l I "C()p lasmaU o Yde l reticulo endoplasaUltieo (SERCA)(!st;iin muy relaciona as e estructura y m '3IUsIHO y ambasson ihibidas P r el as nte promot r de nrnores tapsigardina,. ,1It> n aleeta a la hom de -,2 d la rnsmbratu, plom _ t.k.tt.

La b om b s de Ca ' J '1 rns rana p!.u.smati y lal) bh: ' 'ER 'A on prutelnas integrales que os -ilan ntr Wlalta .u ~udad C)."pU .st.o al tado cit.o. l a sm . rko m i ntrasqu e tu d sfosforiJ.aciulI fa or ce 1J11a orUrmna.cio con u n sitioe uni II d C:12 + a baja. afinidau en l lado luminal'. Con cos"

I anis n, L a energia Uberaila por idr 1 1 5 i . ' ) d I f ! \ ) d \ U ' a n t ~Wi cido ct ros f rllad()n- lesfOS(Ol'i .!ad6n imrmlsa el Ca~ a t ra-y, c tC 'ln m e rn l.lr wm c on tT a u n g. gr.ullcnt electroquj;nu .

I.a bomba de Ca2+ cI"l ccL1cLl lo sarcoIJ)asll\al'co, qu e C ' : f lprende Po ) 8 % (.1' las proteinas csta mf>mhraw ,consist cn

itiQduni6ndoRTP'20~,I .~I:,:;: D m ini1JN

Sitiodc 1Osf()l"ilaci~n(Asp31H

LuzdelRE

AGURA11-38 nru(tura de la bomba de Ca2+ del ret! ulo sarco-

de uUI6 dAT IP ; e l d om in io I) tosi()rila i' } conri ne I residue deAsp),,1 (3 ul) s m lido c i os fo r il ac i6 n r ev e rs ib le y eI dornlnio A (3

illt, d algun modolos camblos tru :tur. ..les q c allcraJ1p rei Ca- I d 1si i de ur'liol1de .il2" y:;u exp siciofl ja la luz. b se rv ese la latga di iiJ xi!i1cnl e f 'l tr e e l

silio d foslori lac ion y sitio de uni6 d !,JL-. Exist n m uchaspr !bas,d e que, d rantEl un cklo de IranSpOTtf#.e[ domi io N ~(' des-plaza unos 2{ )" I I la d re cha . h c lendo que cI iIi I A H ' tem~s cereano


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1 1 1 1 " < ' . 1 1;, EI>Lns O < ! 1 ) 1 c' tar fU J ' l a d S I > r . m b i s C O f o r -rna .ion fill alteran Ia afinidad por cI e a . 2 + y abren una rutap. ra I . ' ! . hbe r i6n dea.: ' : ' aJ la do de 1


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44)2 Capitulo 11 Membranas blologlcas y transporte

los tra ns porta do re s AB C uti'i~ n AlP ' pa ra impu J: sa re ' tra nsporte a ctiv o d e un a a mplia gam a d e susb atosLos tra.npol"tados AD (Fig. 11 l) consdtuyen una ex-tenss familia de transportadores d pendientes de ATP ubombca amin ac idos , peptidos, pr I. fn ,i 1\ ' meHllicos,diversos If!.d ,S es biliares y muchos rupuestos hldrofdbi-cos, incluidos med i c am ~l1tOS,Iucra de ts s ~lul3S ontr: ung rad l e t ' c o n e ntra i 6n . TI transportador ABC en 11U-manos, el transportador multi11irma.co (MDRl) s res-ponsable de Ia cxtraordtnaria I" sis OCl.3d 'icrl s t lUllOrp~


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11.3 Transportodesohrtosa (ravOsde membeanes 403

T RECUADRO 11-3 BIOQufMICA EN MEDICINA4 "''UII''~~:~\,l...~ . ... ...I 'Aj~. 'I. . J . , ; , . . . . . ' I I ( Itl) ; l.....-..' ... .'"'. .~ltV ; . . "";~""',v,~. ~. ,', ., ,;., '..... ,J :#: 'j' t ' : \ 1 I O Jnibro,i~ q T~ I a, c r rR . I (,1)/1_ I clices t r a n s m e m b r a n ares (!om,nios funt.ionall't'lcnle ~11,)ifir.a1 0$ se "'JCtieden desde fa

.- ,r . , e + s6IiCil: BD I f NBD:! ; y)1l d~,mtnl~ qUI::unen nuc leot ided 10 que se uoe el ATP Yun domir)io rc tulador dornlnio I{) ~ e], lio tie Ie fosforiladdn por uoa p '01iJ1i'l quinas P!?penclit'ntf:' dl''' ''. La~cadenas de oligosacJridos t~ unidas a varios rt'.. ril lO~

n 1 < 1earn.t' ((Om"d e l 5efllTlell 0 entre las l lit.:~:.7 )' 6. I a mutild6n~ '~ rre cu r~ (JI.J(II("IIiI a I a F es la de l e c i on de Ph c1OO!?neJdo..'11illio NBD, . L J dltocl.lira d 1 F TR e s m uy pa re ctd a a 1.1d el tra ns -rvtr tado lI'Iullif, Ill'" m t k ' - ~umO l e s ,descri to en el te~0,

tica 0 FTR. Amilisis de hlru-opatia prcdicen que el CFTRnene 12 h t e e s t r ansmembr ane y os re lac i H ado c stru tu -ralrnent con tr nsportadores lu lt iI ar nlu t; . de 1 s u rmoresresistentes IIftlrrll tlcOS (f'jg. 1). La protefna CITR norma l esW l ea la l iuico 'p(lcll1'o par -d lou s Cl . L: 1 actlvldad delcana l rtf' C I aumen t a .on!t ir jpl 'ablemante cu a do se tra e;6m:cn grupos osforilo de ATP a varias c~ I nas Iii eralh prot.l?ina, 1 0 filiI" ~sta C r'lta ii ze .r i ) II'l a l1 ro t f 'i na qumasa de -pendiente de cA.\>IP(Cupllw(J 12). La mULaci6n resp l1sahlf'de la 'F ell en l'l TO%de 108 ~s una d('J etcn de un r 51.duo e I he en III I osic ion 50 ('\lYO ("fed() es que la IU'flld-I111mutante no se pllega COlT 'cLam IlL y no SC inserta en III1 i omb r a n a p l~ t l> l tI J: 1t .i c a .t rH : :I lUuLac1011CS d '1I Jugn r a unaprotetna qn se inst"]'I.l1 corm tamcnl.e pero qu 0 S , plledeactivur por Josferilacidn, En todos 105 casos, d problemafW l u tU l Ie m .c ll s tnt c,lIlai d C l no fLU tdona l eu la s C lulasepi(eliales que reeubren lus vias aereas (~. ~). el tracto di-gest ivo y las g1fuu.hiliJ!Iexoerinas JWICf ' as , glaud as sudripara..


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404 Capitulo11 IMeA branas biol6gicas y t 'r a n s p or te

TAB LA 11-5 Sis tem as d e e otr an s po rte Im p ols a do s p or gra d ie n te s d e N a 0 HSoMa t rnnsportado SoMa , o o r r a n s p o t t a d o

O rganism o/teJ lao jtlpo ce iuf8 r (contra grad iente)_ (a favor de g r ad ien le ) Tipn de lTanSj)orteE . . o o / i tactosa IH+ P a r a ' ie t o

Prolm8 H+ Para le 0A c id o s d ic a r b o x n ic o s 1-1+ P a r a l e l oln te s tino, riM n (ve rteb rados ) IG'lucosa Na + Para le loAm i oa dd os Nal- Parolelo

C elula s d e v er te bra dos (m oo os tipos ) C a 2+ N a AntiparatelClP la n ta s supe r io re s K H+ A n t l p a r a l e l oH o n g o s (Neurospora) K+ H i Antiparalelo

forma de monom r para transportar un proton Yuna ruol -cu l d 1 0 1 l sa df ! t de Ia c lHu Ia co . l, ., 'umulacl6n n a de la c-LOSfl (Fig. 1 ). E. coli produce n orm a l n w un gradlentede proton y c arga a t v s d e su membrana plasma Ica gra-d a Iii. oxldaei Of! ('..(Jll) b tibles y a l a u t J. .l iz ac1 id I' n -gia o r . oxidaci6n para b moea r r ton s hacia fuera, (l!:sle11\ srusmo lie cscnbe en detallo en I Capr t ,u l HI.) La icapaUp{cti~aes imperrn abl a los pr tones, pero el transportadord lactosa pro 0 1 "' ; 0 a \J. a rura para la entrada d proton,y la la.et sa s ramp Ita simultanearneruc dentro d la cpJnlap r ei c or ra porte paral to C s i J . port). La acumnla -iou ender-g6nica de l a c tosa se acop la c estf! modo al ftujo x rgon i code prot n . in~(.rior de la cflu1a con una ria iII gl bal deen gf libre ncgativa,

EI transporta inr d la tosa es rm miembro de la .superfa.milia facilitad~l'a pri.!u:ipal (major facil i tator S\ p r uuu i i y ,~'S) de transportador s U . mpr.n e 28 familias. Ol.Sito-

(a)Bomba de proton !;Unhibida POl" N-)

RGURA1 14 2 C a pt a.d 6n de l ac to sa e n E . t;n/i. (a ) E llla p p r im a-r io d f>H+ r U e d l.it cClula. i"'lpuls dv p r Iii o 1(id a c io n d e u n, Mullt-ru d rI c o us tlh le s , estableoe t a n to u n g rn d i( lf 1IC p r oto n I Ct'In'IQ up t>nc ia le lOCtt l (Mgativo en e J iJ) l~ri r)() r r;)V 6 d ~ la til rrIDl(ln . E1tr.tnrmi l .@que C ! t'q uil ib re la lactosa d E ! tn yfu roJde la ("clula via transporte pa vu. Mu\ac;i e> qu ilecian aI~:!S 0 ~rg-J01Ii en !!I rnlsmo ef o :toq\fe e -I clan . til Ii a trJZOS

Ceprlf, ientiJ 1 < 1 c( " Ina:on lmr iondt ! I c i e sa C r) d m ed io c ir


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AGURA 1 1- 43 fSlructun d l)! lr a.r t5 po rta d or d ia t o $ . c ; 1 ootra ns pr rte d H 'I la '< Ls a : algulI()'s p 1 apareaml nto ClJl'guS entre,' -denas laLcralcs afectan al quilibIio entre ills dos oonformacio-ncs cllta.u.sportMor d laet sa,

E Il etules pitclial s de l intestine, Ia ~11r .osa y dE'lrtOliarnlno cldos se aeumulan pur cotransp rtc paralclo 'on Nu I a fuvorel gram nte e Na" $~abl cido p r [aNa+1 1 'f.P....de 1 :1 membrana plasmatica (li 'ig. Ll ).La supedkie apical de1 < ~ c~l t1las pi! c lim es d 1 in t~ tino siii recublerta p u r r u ic r ov t-

GJuoosh.ut


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408 Capitulo11 Membranas biOlogJcas y transporte

Hi , que son roy '(:j~JII., largas y d Ig das t.I~ la ml'ml.Jl 1 < 1vl~Iluitiea que increm nt.an enorm mente el area superfl :iall')I:PU.sta a t ont nido del lnte [ino. Los cotransportadorespara! eIo: de a+-glu de lamembrana plasmatica apicalcaptan glucosa d e l intcstino 11 un p ceso impulsad por .1

rta bajodeNa :2 : ..t + gl1Jcosnaut----t 2Naio 1- glue lS Ii>

La encrgia requcrida para este p roo '0provicn de elm; fllf'n-te : Lamayor conoantra non de Na - afuera (potencial i lmif1n~drl05 hi lrof bicos (amartllo) recubrenel exterior fie 1.1fllOlt>cul~, I')cbldo a qUI! el l'.xtl!riOl d I comrlt' ,)K' .v._linC1midfl


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c 'Jul l .Is 'ubltl' res ) ro~mal del rifton tieno lnco tipos dlil'-rentos d acua orin s. Es(a' C''lulas f'!llb~orlll!ll agua durantela Iorma 'lOll de In oms, UIl proccso para 1 que es s ,lIdrll 1'11').1J0 del agu a a t.rnve L ie Ul unbranas (I{ 'u . or o 11-:) l..uplanta ztrubidops! IhaJunl{! lien 38 g lies que codifican va-rios tipos de acuanori 11 as , 10que reflejn el n7.h ll ~ es Ie l l ' Ia cnralusa, -I X 10' s I,rmu c ho s e nz u ua s uenon lin 11U-LlICIOde rec 'ambio Of' cmtl"e Lsly 1O~5 -1 (Vc!~f'Je(;l roquimicos delas membranas. Y 110 lo hi.lc 'II, ;, 'u:il os In has It ' 'SlO! )C-tr ordinaria selccthicbd't

Encoutrumos UIIH r spuesta


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408 Capitulo11 Membranas biol6gicas y transporte

TAB tA 1 1-6 ' Aouaporinas---"';:--A c u a p o n n G l F u n c l o n ylo localizaci6n i_' ...AQP-l

AQP-2A Q P 3AQP-4AQP-5AQP-6AQP-7AQP-8A Q P - 9TIPP IPA Q Y

Re a bsOTc i6 n d e fluid os 'e n 01 t Ub ulo r en a l p ro: m a l; s ec re ci6n d e l1 1 m or i i lOUOOO e l l e l 0 1 0 y l iq lJ ido cefa lorraqufdoo 00 e I s i s t e m an erv ioso ce ntra t h om eosta sis d el a gua e n e l p1Jlm n

P ,e rmea b ilid a d d e l a g u a en e I C O d u e te c o te c to r renal :(m ut c lon es prod uc en la d ia be te s n efroge nic a in sipid a)Re te nc ion d e ,a gua e n e l c on duc to c ole ctor r en alR ea bs or ci6 n d e l J fq uid o c efa lor ra quld e o e n e l s is te m a n e m o s o

oe tral; r e gu la c ton d e l e dem a c er eb ra lSecrec i6 de fluido en las g l a n d la s s aUv a re s , g la n d ula s la c ri m ar e s

y epitel lo a lveola r d ip 1monHiftonTUbulo ' re l la l prox ima l , i n tes t inoH f g a d o , pancreas, c o l o n , pi' n t a 'H l g a d o , I e u c o c i t o sRegulac i6 d e la pres io de turgenc ia en e l ton opla sto de pla ntasMemb rana plasmat l a v e g e t a l~ em hr an a pta sr na n ca d e le va d ur as

tlU (10 tien n NP I'! extiRn. on hacia el o ntro de In bicapa(j"sd lado ( p 1:05 Y 5US regl nes NPA s . ia ,pan 1 '1-.r o op. l a membran a para fl rm ar ' pa ~ dc l ill "0 de spero i-dad, la cstruc na qu permite que solo pasc agua.

Los ~sk ltl( S q ue rce ub 'It cl cana l e < .:a tIam onom cro d .A P-l!,on, g ( > n I ' : r a 1 n 1 e ta, apotarcs, pero los oxigCl10l' carbo r,lieos del esqu 1 to polipeptfdico, qu s proyeetan hacia laparte E'St -h a d 1 ca na l a in l.e rva los , PILE' I 'll format fl entesr iP ictr()~~no "on 1 < 1 . < ; o l c c u l a s c agua individuales qll(,sa n (I t raves d 1 rni no; los os re st os ASH (A su " Y A su l9 : 2 )d ' los buc , PA t arnb l n f r ruan )U III s d ltidr6 ' no . nel agua. La estructuru nu adrniw la presencia de II hkulas dagu a u u Cl'rc3Jltll> u ua s d e otra s, Y e l tj Vodt1cUl forr f U Iiir.anf'lla qne' p m\it.in' d sane (1 prol.c ne s (Vc':llS4'FiI.!.2-14),10cnal transportaria de manora C'fcc:Livurotones 11 travcs de ill111 morann. L s rcsid os rf CO S de A.rg His y lo s dipolosd 'Incos Iormado p r Ish lites .ortasde 1 ' b uc l . N PApropo 101' 1 carga:; pusitivas ell pUlii ' ones que r ep ( 'l en c u al -lJ lU 'r p oLGILtj s 'h ub ! ra pod kto l'SCUPil < I. tr a s d 1po ro.los c a n a le s s e le c tiv os de io n es p e rm i te ne l m o v im i e n to rap idO d e ion e s a t ravesd e la s m e mb ra na slnl ialm r l:L r, onocldos 11 n uronas nu ntras qu ahora sel ' lA.Or QlI(, stanpl'C~n f!Senl a .< ;m t " m o ra n n .< ; p la .. o ;m a t i c as d e to-y rq{ui:1llIn COlIC lItr..tcion c 1 L . o 'olica d~ iones a s l COlt0 (_IIpotencial de

membran a . ',[1 nf'1 ronal', earnb los mllY a pidos lila activld: dtit: los canal .s i6 ias provocan cambios en el potencial tiefllt'mbl'lIt1l1 (los Itencialcs acclon que t ranspo tan StUalestie de t'l p. ) [t .Tf~m()te una nenrona i otra , ~n 1 nuoc itos, Iabertura rapida de los canales de e a 2 en ~l reticule sarco-pi' sHlliti '0 lib 1 21 que cscn 'adena In. cont.racd6muscular, 'rratfJrl'Ill0S las IimdonflS (II" spiiatiuci6 de I s ca-nales i6nlc s e ..,1Ca.pit .lllo 12. Aqui describiremos las basesSLT ' ral . de I run I(n d 1s canal s l6rti os, usando.orno pj rnplos un canal de K 1 bact riano, el canal neuronalI N a~ . e l cana l t ru co ttc l re 'c p tor d a tilco lina .

l.tll'!canales j6J~r.os cij,


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La funciDn d el c an al iDIlIeD se mide e lec t r icamenten bi d a que' un ,llIlal i6l1il 'tI sencillo normolmsnte lit IH;}II-ti ne abierto durants 111105 poco' milisegundos, el segui-mieut d~ 'Sic proc so e:;Ia lII,is alia clrl tlmitf ' OP IIImayori'\ 1 ( > la:.;medidas bioqllimi .AS, 81 Ilujo de iones tiene C)U S I'Illprlioo por 10uuuc clcctnramen C" a a -oino 'wlIbios II~~,. ((,11 I~ zoua dc ruillvol los) n ('01110 corrient es lc'r~ricas I

11 rn] . 'rftimperios 0 picoamp rios , 1I Iliznndo microclectrc t 0 , y a ll plillClItlul s ad c ados. F:IIJlIlth-dnmpin.e" I1tlA rp(,-III esarrollada por F:rI\\inNeller yBert lakruann r-n 19'"6,mide corrientcs muy p qUIll '\ ;U\ a L1IV":-Sde una mil ll5(:ula re-gion lip la SUI {'did tic in membrana que (;cm(il 'n ' sclo una 0una pocas 11101culas d ranal jOllko (i-'ig. llC), Se puedenmodir I t m: 1{1 Y 1 ,1 duracio de In corn nt que Iluye du-runu- linn nher W


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410 Cap:J1ulo11 Membranas biQI6gicas y transports

3) (b)

F IGURA 11 -48 truolura fun 60 d e l n e d d e K -+-d e freptQm-cc Ii idans.WDa ID 1B la ) a} Vist en cl pIal e 1.1mL'fTlbranil, e'can al est.) orm ado p oo rech o hell ~ If,. I bmL ' fT l b r ana { do s de ca da un ~de las cuatro subunidad identic.}. for ill do un (,'0110 v x-trcmo ancho hacia el SP"C;IQ exira tula Las helices inlerna d 1cono (de colorm as clar l r e v i s lq e las helic cxll,!rnaS ntcr cion n culasd agun r i C " hidratacidn, Los to--n os (IE!oxlgcno del W'upo carborulo de la c dena prilldpul drll iI t. T O c lp . s.>Jf'ctivi ad reernplazan la s Jl1 lecul:>lniendolos en ruovimieuto. E I desplazamicntod . los dI s imes K Ies conccrtado: n primer II1.gar(lCUl)3.Il I . aS

s i cmnes 1y 3,s a l a 1' u1 0 (I ~'I"I~ a la s 10 81< :1 a s 2 ... (F'lg.j 1-4. ). La ttiferenr.i.'l encrg itica entre estas dos configura-r. i nps (1, y ,4) t o ! > muy p que la; c[lcl'gr.'tk -carnentc, clporn de selectividad no +'$ 1 1 1 1 conjuruo d llnas y v'II ssino uta suverfir..i plana q c es ideal para el 1csplazanUenl 'apido a l'a vPR del canal. Pareee


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FIGURA11-49 Sitios de union de K ~n I porn de $ leQividad d }(ana l de rK +. (,"OSlO 1~9 ) los o,.fg~ c;drriJonlkQ S lro' } d el e s-q u el et o l Pe p tf di co d r ihro < l ~I fiv idad so re .a len en el anal,in eraccionando eon un inK' q ~ 1 ; ! pasap re i rnlsmo, e 5-la hilr ~dol stos l igand estan posi io na do p erfe cta m III p~~ j t r a e -cio ar con cada uno de los cuauo lor K', j)I..'fl,l I,l con Ius ina I,q ue SO il m a s p e qu e fi os , E s t < ! inlCracc. ion p Icren ial c n el Ie

OOfl5t ! tu) 'e Ia base de la se le 'v idad . ion ica . l . . ' I rcp lJl$ iiin tu a lIrelo~ K' hare que 5610 dos detos c u at ro s ili o! > e K- Icn 0 upadoss im l,llta ne am o t (lq~ r im v er de s 0 l os . d o s a z u le s ) 1 1 1 i e rnpo LI@ con-tra rre st a ten n .ia de' n ion K+ selnano a pcrrnaneecr unido enun ~lriQ, ~I efecto c m inllcID d e> 1.1 Ilion df' K~ a oxigc QHc lr ic as . L o s c am lli os 'e o' l'U 'tu ra le s q ue ~OlLI.. i.r ~ : 1 ': 1 )I ) iA ssimplf'~ dp I f I ,' l 9 u l m n i < i f. lC i f '1 l { ~ , - -y y 8,y os copLas idcnticas d(' 1 a subl midarl a, carla \IDa d cst.a... ill-


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411 Capi tu l ( ) 11 Membranasb io lOgicas y t r anspor te

lDomil'lio~

umpu ..lade iJl.!lctjvl!(a)

Compuertade activacion

ill

IV

r Oompuertade inactiv~Cl6n (abiert(b)

FIGURA11-50 Canales de Na'" de entnda regul da per voltaj den e uro na s. L os c an a le s d e s od lo d e V (ln os lC :J 1d y 01 1 )O~ t i !moouna sene e subunldades, pero 561 la SlJbl"lnld~d prlr lpal (< < usesenc i a l , ta l La s u bu ol d a d rt n < : t prolclna n d e ! 01 CU.1lft r JOlTli-nios hom61ogos { c . I I I I I ; e d a U I d@ t?II05 Lunf 'n e s eis heli it'SIra rnc rn be an a (1 ,), La h lie 4 de d duminiu ( ~ I) ($el sen-

revesrido de res' uos amin( acidos polares. 1.0 ,;c: I 't ICfl los ue U 'I1,15 helice.~ 5 y 6 (rojo) e n ca da d o inlo (lisp n!!11iunto~ ce rca d e101uperf le extracelolar par" fO'f l' t' lar -I nitro ele tl\lO,qu se mn

Interior M mbran3 PQ1!Jri~d~canalccrrado

Exterior

Nalembrana desp()lariza~ca.na1abierto

(e)serva a al canal de e p cidadpilr:! dl~ r iminar en re Na" ') ' 0 o iones de tam no Imila, La LOmpuerra dina 'IIY


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11.3 Jransporte de solutos a b'sves de membranas 413

fum!!COIl un si '0 Cunio para ncc tilcolina L ." lS' in subuni-dad's cstan r,elacloJ'l tldM e se lJen:la ' !ttru tun t. e .i~irl.yc a rla u n a t j P - l 1 i P - C1Ja 1l1segm entos hebco i a les t ransmer ibra a(M1 a M4) (Fig. 11 ... 1a . Las cin, 8ubwli 'ad(>s rodean unporo ntral, tH~ .s~ I' cub 11,0 por sus II lic is M2. El : 01'0

5 rI aproxtrnadamcntc 20 ric grosor em L a s partes!del canal" t i l sol~res en d. las casas citoplasrmUca . E'.xtracelulAr,perse estr ella cuando Pfl, . 'l tl trsves c]ela ' i pa.lipfdi a. Cer .(1,die tr r l p . Ia hkapa hay un antllo d .volu inos~s cadenaslaterales hidr, ~]bkas dIP.1 slduos de Leu en las h(>Uces 1 1 1 2 ,

La su.bunidad se pliega III!. euatrobel iees a t n'm mem l )' ra n a

(1\)

L . cadena!,; vohwu-nesas Iaterales e r eL u d e la s M Ik el;! M 2eierran 9 1 canal.La m U on de des molkulasd e a ce til o Ii B pr evoca Intoli '6 n de Ia s h 6lio cs l\H L

L as h elic es M 2 tie ne na h or a t 'e s id u oS , p o ) i J , J 1 e l jm pequI'ecubriendn l c~m.aL

2 A cc til olina

C rt'udo(b)

FIGURA U-Sl Eslruclu:ra d~ r 'cal'll, i6nirod clre c ep tor de a~el.ilcolma. '(a ) C a da u na ue la s in) ll lm id ad l' !. ( cr 11 3y 8)lien cuat ro hclic~trdJ1Sm m br an &, de ! M 1 M4. L a s h eli et .> 5M 2 s ondnf ipal iLd! . ; I a ! > C j tr .J S I i! ! ., pr i ' l ' Ic lpaJmenlE! re o Ie ! ,shidro ob l cos . LM tinLOsub nid des ta n di .spuesta~a lredc Ir d un ana llnns.m em brana cenlra l, qu . esl.:il' rubt 10 p or lo s 1 , 1 0 0 5 polar 50 de las 'Iiocs " ' 1 . 2 . E n I IIparte> ~uf1C'r ior Y '" In r fl'rior df'1 r , 1 n ( l l 1 hiJY an lllos dr o s i d uo s ollllinoac i dQ5 c a r ged o s negt tt ivameill , (b ) Eslav i ta su p -do r d ' un a s :c oon tra m v 'rSC lI(It r a ves de llitr d la s hel iCes M2 mu es tr a c in co e ad en as

1(1e ra le s de leu ( na de c .ada %; M2) sob re s a ll e nood ntro de l c I, cons! r ii" tcnc io l() a u n dl~n:mtjf()d'm:l5i d e L e u ( tl'W iU o) git'd" alej . ind . " fl('fla-li 1.u ct6 lt d e s to s !A:llIal s lO nic os e n e 1 ~ '1 pitu lo 1 2,

En la Tabla 111 se rnuestran una serie de tranRr t1~ ()re,sno escntos nest capltulo ro que at! enco rura ran 1 1 1 1 1 . 0 ; ;a de ta n e n I c .on l.f>~ '{1.ol f> la s n ua s w las qCanales [60":05 defectuosos pueden tenere on s ec ue n eta s fis io '6 gic a s a d ve rs a s

La irnportaneia de I s (: la I> crocion p or 1< 1l>;~i1ulasd dive rsa s gland lasex 'ril1t\,


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416 cap it ul o 11 Membranas blologicas y transporte

2 I

n-Tubocurarina, oloruro

, Ih Jt , d i E ' l r ' l t de la < ' xq u is it .e z jU1JQ e sa (fit." q u e s 6 k > 1 > cd. s .rprcpara a, p or tellcfS St, .ia1m l l ' r' rnlndos p~rd separar lasu :\lIenta earn d veneno mortal, 'omf!r m ' (Iqu sehaya allm ntado co n GonY(f ,Uta. . t ' . IJU c scr tambi -II fal,a); cJmarisco IlO cs s(lllsibl . saxitoxina, ~m la cone n ra en SIlSnnlscul s, qlJ pasa a ser altarnente vimenos I)" " < I fgal is-lOS qu e se 'ha llan m as U . l lJa- i l l ' ]a de na a ln n J1 'Ina. -I V~no ell' 1 : 0 1 so tv i ne e rnaml~a neg a 0 t iP-llP. dendrotoxtna, que

i il ,L c r ll e' !' e n el ca n a l ri P K+ de coauiuorta r~\1Ii1da por \JoIl~(:.L a 1 ;1 .1 1c n ra r in a , c ompo ne n te 3 1vanodato, que es un an ..1 gv d e l

fosfato. Las bomhas de protoues 'J)CJ F (ATP stulasas)son f tl fl da n l~n ! .< l lc s p a r a 1 0 .' \en canismos e conser-vad n d e ll rgia nmitnoondrias y cloroplastos,L a . < ; A 'I T ' as . a s ti1JQ V p r x tu ce n grew Iks d r to na tl'tlVe~ tl dlv irsas I n mb r a n a s in "aCelulres.

s A B C ; acarrean .'versos sustratos, Los ransentre eUos muchos fannacos, fu ra e las cflulas,uLi.liz.llI.p ;or/canal tie~ .f lcolma. esi.a gum 0 por 1 ,1 tl 'ctilrolina, la : aldcsencadena c nloios d coot: I1lllle1c',., til S lU'a l>ren cicmlfl el " L a S ff ip .m h rn na .


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Pa la b ra s cla v e

c a p itu lO 1 1 Bibliografia 417

difusi6n simple : .J!)9potencial de membram

(\'11') :lR9gradienteel ctl'oquimi cQ 39'

peten laJeleetroqufmieo 391

Los , 'rmtJlOSell Mgrita estan dejinidO$ n el gloswio.modele de mosaice FRAP 3~2fillido a7l nu odominios ,~

mleela :3 1 . balsas 3B4bi pa :373 "IV'ulilla 385protelnas Ineegrale avcol s , !lprotefnas p rl1\ rteas proteinas de fu ion ;387

373 S ARE 38indice fJ id r .oJ ' l a tJeo 37ibarril J 3 37fase lie gel 38 0u a d o IIq u lc toesorrlenado 38 0

e st ad o l lq u ld ll 0 Ienudu ' oflipi ' n\"lIn7,1!:Id I;) rusitiH de I 'Illbratlos, 1:()I1I"lJi;l!iil; (,II lusearaetensucas ~cnf'ra es 011' ,\',L 111:\.

Parten, R.G. (2003) avc oJal! '- lrCJII l ulll1lStrudure to molecularmcchanlsu '.N{~I.R("'(' Mol Cf'il Iliol It, 162-1137.

fW v ' iOl1llistor ic t l eoncisa d L '1 c a veo ls s, e u v 0 is m y halsasprllng, II. van der Slaij ,P. & VlUlMer, G. ('2001) I1 ~>protcms mtl. c' Iipid~lind lipids move proteiJls. Na t , !n'. MIA . e e t r1Ji'l1 2, Ii) sl:i

Hev i s iOOrtf' i vr l i ntr m ~llo,vanDeur B.,Roepstorfl K.,llomm 1 9 a . & r < i , A.l\J,3ndvig, K .. (2000) Cav olae: all ihurcd, m\lltir\lll~ i u l l . a 1 plalJormsj) {he lipid 't!HJI. TWill'.' Gilllm ol 13.,9~1 0,V e .w b , G ., S II 1l 11 6s j, J., Ma.tc .I , J., N lIig y, P ., .F ar ka s, T ., V lg h, L.,Mlil;yus, L., Waldmanl1t T..A. & : Damjano,ricll, (21)00)D Y l 1 n r l ' 1 J ,;It " I r u e tu r e d : l.l c e l l men r a n e ' three d ( ' { ; j l d c . . ~ ;tf(c'r 0 1 1 . -,'i11f(~r. ir.olson ode l , P IQc: . . N i .u l . A(uti. Sf; US A 100, H e na-BL l5S.

l{cvision cI(' niv I iutenu no (ll' L a ~tn)(:h II':l y fiin:imid las II~mbrnnas.

T ra n s o rta d or esAl,)ran\s


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41B CapituloH Membranas b lo lo gic a s y tr an s po rtc

ojiy{J IIi, , Itsuo K., ce Groot, B.L., JPhlllppsen, A.Gr\lbmiiJ) r, B., Agl'~ P. fullfll!l., A. (2.0 2) S t!unfWlcti n OFW:tfCY rhnnncl" tnrrr OpMJ . Struct RioJ. 12, 50~15.Jorgensen.P.L., Bikaru;son. K. .&Karlisll S.J.D. (2 03Lrudu r c and m c ha nism f Nn,Ine t i c J i ll a ri ons ys te m fo r u an smemb r a n e solu te l l ' l lJt1IjXlru:m . J I1 tc ro bw t M o LTJfot. R 1.64,354-411.Sdllnitt, L. & Tiun~., R. (20 2) t;mcture and mechanism vf AACOIl ' \l>. l ) () r IN l :1 . Gun: o,n~ Strua. /J1Ll1 .12, 'l 700.

I,'llt" mnnero elela revis1- (.'QIIUellec lo ru ro F 'T H, qu e Lr'~lall e su Ibl stilII'. St pi l I.o fi : , o logfa .

sw ,D.L. Gr II, N.t\f. (2 M~).>tmr. II'P ann f lmct. ion ofthe!c ulc lu m fH un p_ mm . Hen fJiophIJ!i. / liomn/.. ' f .1" t1 t 32,445-468

Rl:vl!l 1\ vnt17.adn.ul,R.,Ran, B.G., Le J.K., WalUm,P. & Jap,.8.K..(2 1)

. Strueturnl brunI: of watlli'speclfic trdJlSl)Or\. ug!II.IU~Ar;wlwal-t'T ch nnel, Nutll " 1 < 1 , 72-S7

I~stmctmfl de alt.a. resolu iOn de Ia a c ua J) or in a p o r c ri m il lO 'gm Ii ad~ ..

Cana le s i on 'coshange l l , :< , J.P. 993) Chen a t s talh\S 1I l the lm . Sci. fit.

269 (no . .. .!J1l l' ),58-62.Dis ' usiV l I1>IJL re hiCIlII,\JdUI1l Y CtIJl


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2, Proeba obre la bJ -a.paUp{dica t::u19' 5 ~_ t rJ' F. Grendel u ilizaren un aparato co io el descrito 1 el Pro-blema J par leterminar el area superficia] lie Will. monocapai ipfdic:: l foernada p r lfp idO l>extru i . d ri roc itos de : ! . I i e r-sa .'; e sp e r.i s an tm ale s, U tiliza ron un m ic r c pio p ara m edrrla s d im f!m ;iol\p.!l. ,e Ia.,>r-.etula.c; illdivinu I is , l\ pa r ti r- dE l IA . .' ;qllP.c' cularou ill a '3 supcrfl iill media de 111 ritro ,if. . 01 tuvie-ron los datos q c sc m cstran en Ia tabla. i.Estaba justificado411 ' est )s invc sLj~}t(1or :s conclnycn a n '1 1 I> I s "'r.fomodl s[erltrocitos] sstaban ubi nos pot una ('.apa de sust ta sgrusas que ~nc dos moleculas e ltl 1 1 res lropicdad dQlas hir.apas? EJql1iql !"lQ.t ', < ne' r .(}n~rSl8-pr piedad en 10 q ue~ . 'I l 1 : a 1 < 1 ' siructw-a d la.~lIlembrru b o I 6 g ; 1 C ' . a s ?5. Longitud de una molecula. de acido gras( ) L, l Ivogi-l-ud la e 'a rbo o--carhono p a ra r .a r -h o no s I m i f i o . c ; por I>n -1 3 1 ; seJltillo L '~ o I> spera r ia sobr la v locid de eli! -sinn? i,Por qu~'?7. Sint 'sis del jugo gastrico: energetica Eljugo gas-[ric 11-115) se prodUL't.' p ur ombco de H ,I del plasma san-SH IuE '1 )( I,H 7 ,4 ) . t . I E'sLOI ago. 'ICllle la can lidud d en rgi(1

capitulo 11 Problemas 419

Iibre ne aria pr ra . ncen I. t r r 2>.1 ,[ ," < li li aI '1 lr d1Ilt'I1Il>nllltlS (If' f'1'j rocito 1'0 S li'll lita RullJ .i()n s,'lJin::teon-rp tra da )' puede sc r C 'Q ad a ell f ra, lunrnrO!; POl' nz. tmas pro-t olilic()s. E I uatanucn de los cntrocitos con onziruaspreu-cllucos segui u de roturu y extraccion de Ius eorupo-nentcs d ta II I mbrana p due X mtacta, in >Inban~ e ttra tanuc to (Ie los " Iau ta snia s" de 'rl )< .:iLoqu r 'msltil, 'IIUnicamcnte cn mcmbranas plasmaticas producidas al romperIn.."C .m o rn . a s l'O on 1 ft." l . . ,spon~ahll>1> rt . ( 'sLa1 1 portantc racl risLi'u?13. T mpe.ratur d.e r-nsioll de l1pidos Log l f l J i os Ltmembmna en mllcstras de tC'jidos obte id.os de diferenl.espal1;ps 0(> l a para dE' lID r en o .l rl l( 'll cW ' < 't '( '- Il Le'Oml os i 'ion ccl os gra sos. L os 1i1>id os d 'llIcmlmmll d ujido cert,;atlQ a lapezui\a ooolic t'lIlU11l vroporciQo IflUyUT tit' tl(;illlls gm..w , iro-sat mdus qul' los til' tf.'jld oS de la parLe Slil ano dE'la pata,(. ua l e . t'l slgmfil: :wlI dt' e sLa oh~e r v don?


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420 Capitulo 11 Membranas biol6gicas, 'Y rransporte

14. Difu:si6n flip-flop La.cara in I'1It1 (ilion ,.pel) d uInn h mn A. d e un eJ."it.rocito h1JJTh'1l10 " e on stltu id a p re d om i-nanteni nt por l 'Q!lf'l l"icli lct n lamina j' fosr. l l iciils nna. Lacara externa f'st rt t0 l11taU8 predominant 'In tepor (OR fat-it! 1 1 -celina y ('sfingomi lina. Aunqu e las (' mpo I '!ILl'S f , fohvfrll-cos .rc la rucmbran pueden difllnrtir (>ott la blcapa fluida, {"st.adjfpl~ncja entr ' una eara 'f otra scn llU'lti.I sl tn , re. i .Como '!15. P on bUidad de lamcmbrana 1\ pH t,el t.ript6fat111cruza una bl pa IJpflliC tu,19. aptaciol\ inte tinal de leucina Est est mUll 01.'1cap1~!ci6n r iP Heucinu por r:elulas pilli lllE' 's d1'a (ill. Mcd1d r ! l l e s 1I Ja v 10 .irlad l i e l 'UpLnr. ion

de!W~ 0 6 I s us wW J .u gu s, eon y si n Nu+ el l '13m en de n-sayo, dan los resul ados que Sf? muestrar en In tabla, i,Qupued concluir sobre Jas propladad s Y el me amsmo del(ransporta lo r de leucina? (,Esprrnria que la eau rn :16n dL- l ucau f e ra lnlubt a po ! < l OllahA.ll1:t')

Cap laci6n en Capraci6 rt enp re se nci a e feNa' auseltcia d N(jl

SUS{TafO V m s < K ,. (mr.t) V I 1 l 6 c K (fIlll)l-Leucina 420 0,24 23 0 ,24o-Leudna 31 0 4,7 5 4,7L V a t i n a 22 5 0,31 19 0,.31

21 . . 0 Rl>idad superficial de 110 protelna de m mbl"aJla, puede lndu ar a 8. colt ~ sin "t:iz.ar '~rca de 10.000 co lasdel transportador d Iactos I ( I,31.00 I) por 1 .< ,J 1 IJ a , , upongaque E , coli Pi> ur cilindro de 1 /-Lm d~ liamctro y 2 /-LIH La rgCl, ( , Ii Inn:' 011 ill slI]Jt"rficie de ic mb ra na p Ia m a -te a est~ cllp~d~ l' I n . . , " ,oltsc ulu s e transportader nalir' en crilltn.~ nimalcs e s una pro -fJl(Il ll le lW J .I d e m mbrru: a (M. 6 " , 0 0 0 ) Qu e (:r lit'! Pre l in Data 13 kC ' vw.r ,!'!b.(Wg/pdb), I S~ el identilicador FOR lT1;P para.obtrner la p{lgiHa U ' datos para na porcion del r sc tor{:r-aflrf>l1pr'gico (un tlpo de roc plor de adr ne hna) c pavo.Usa.n], 'hlll1 par' explorar ta estructnra, prediga d6ndecsta localizada SLr ' II

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Lehninger-Capitulo 11