Permeabilidad Celular

Mecanismos de Transporte y Permeabilidad Celular

Cada célula del organismo se encuentra rodeada por una membrana plasmática, la cual está encargada de separar el medio intracelular del medio extracelular. Se encuentra formada por una bicapa lipídica, la cual contiene grandes números de moléculas proteicas insertadas en los lípidos, muchas de las cuales penetran en todo el grosor de la membrana. La bicapa constituye una barrera frente al movimiento de agua de moléculas de agua y de sustancias insolubles entre los compartimientos del líquido intracelular y extracelular. Algunas de estas sustancias pueden ser capaces de atravesar la membrana, mientras que otras no. Por lo tanto se dice que la membrana plasmática tiene “permeabilidad selectiva”.

En general, la membrana plasmática no es permeable a las proteínas, los ácidos nucleicos y otras moléculas necesarias para la estructura y función de la célula. Sin embargo es permeable a muchas otras moléculas, permitiendo el tráfico de nutrientes, desechos y iones en dos direcciones, necesario para mantener el metabolismo celular.

Los procesos de transporte de membrana se pueden clasificar por sus requerimientos energéticos. El transporte pasivo es el movimiento neto de moléculas e iones a través de una membrana desde una concentración más alta a una inferior, es decir, a favor de un gradiente de concentración; no requiere energía metabólica. El transporte pasivo comprende

la difusión simple, la ósmosis y la difusión facilitada. El transporte activo es el movimiento neto a través de una membrana que se produce contra un gradiente de concentración (hacia la región de concentración más elevada). El trasporte activo requiere el gasto de energía metabólica (ATP) e implica proteínas transportadoras específicas.

A continuación se describirán los diferentes mecanismos de transporte antes mencionados.

* Difusión Simple:

* Significa que el movimiento cinético de las moléculas o de los iones se lleva a cabo a través de una abertura de la membrana o a través de espacios intermoleculares sin ninguna interacción con las proteínas transportadoras de la membrana.

La velocidad de la difusión se encuentra determinada por la cantidad de sustancia disponible; la velocidad del movimiento cinético y el número y el tamaño de las aberturas de la membrana a través de las cuales se pueden mover las moléculas o los iones.

Se puede producir difusión simple por medio de dos rutas:

1) A través de los intersticios de la bicapa lipídica si la sustancia que difunde es liposoluble. Es decir, uno de los factores más importantes que determina la rapidez de difusión a través de la membrana es la liposolubilidad de la sustancia. Sustancias como el oxígeno, alcoholes y nitrógeno pueden disolverse directamente en la bicapa lipídica y pueden difundir a través de la membrana. Entonces se puede decir que la velocidad de difusión de cada una de estas

sustancias es directamente proporcional a su liposolubilidad. Se puede decir que estas sustancias se difunden como si no existiera la membrana celular.

2) A través de canales acuosos que penetran en todo el grosor de la bicapa por medio de las grandes proteínas transportadoras. La presencia de estas proteínas transportadoras está justificada para aquellas moléculas polares, hidrosolubles y demasiado grandes que no pueden atravesar la bicapa de fosfolípidos y su presencia se refleja mediante los canales iónicos. Algunos canales están siempre abiertos, de forma que la difusión a través de la membrana es un proceso en curso. Sin embargo muchos canales iónicos están controlados mediante “puertas” que abren y cierran el canal según sea el estímulo fisiológico que se reciba.

* Difusión Facilitada:

* Se lleva a cabo mediante la interacción de una proteína transportadora. La difusión facilitada está impulsada por la energía térmica de las moléculas que difunden e implica un transporte neto desde el lado de mayor concentración al de menor concentración. Para la difusión facilitada no es necesaria la utilización de ATP. La difusión facilitada difiere a la simple en que la velocidad de difusión se acerca a un máximo a medida que aumenta la concentración de la sustancia que difunde, y esta velocidad no puede aumentar por encima del nivel máximo.

Entre las sustancias más importantes que atraviesan las membranas celulares mediante este tipo de difusión están

la glucosa y la mayoría de los aminoácidos.

* Ósmosis:

* Es la difusión neta de agua a través de la membrana. Existen dos requerimientos para la ósmosis: 1) debe haber una diferencia de concentración de un soluto entre ambos lados de una membrana de permeabilidad selectiva; y 2) la membrana debe ser relativamente impermeable al soluto.

Lo mismo que la difusión de moléculas de soluto, la difusión de agua se produce cuando el agua está más concentrada a un lado de la membrana que al otro lado.

Las membranas celulares se comportan de una manera similar porque el agua es capaz de atravesar hasta cierto punto el componente lipídico de la mayoría de las membranas celular. Sin embargo, las membranas de algunas células tienen canales especiales para el agua que permiten que ésta la atraviese más rápidamente. Estos canales se conocen como acuaporinas. En algunas células, las acuaporinas se encuentran siempre presentes; mientras que en otras células los canales de acuaporina se insertan en la membrana plasmática en respuesta a moléculas reguladoras.

* Transporte activo:

* Es el movimiento de moléculas e iones en contra de sus gradientes de concentración, desde concentraciones más bajas a concentraciones más elevadas. Este tipo de transporte requiere el consumo de energía celular obtenida a partir de ATP. El transporte activo se puede dividir en primerio y secundario.

* Transporte activo primario: Se lleva a cabo cuando es necesaria directamente

la hidrólisis del ATP para el funcionamiento de los transportadores. Tales transportadores están compuestos por proteínas que abarcan el espesor de la membrana. El mecanismo de trasporte es el siguiente: 1) la molécula o ion a transportar se une a un lugar de reconocimiento en un lado de la proteína transportadora, 2) dicha unión estimula la degradación del ATP, que a su vez provoca la fosforilación de la proteína transportadora, 3) como resultado de la fosforilación, la proteína transportadora experimenta una variación de la conformación y 4) un movimiento de la proteína transportadora libera la molécula o el ion transportados en el lado opuesto de la membrana.

Los transportadores del transporte

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