Transporte de membrana

II. LA CELULA

2.3 TRANSPORTE DE MEMBRANA

ALEJANDRO SANCHEZ PARRA 166831

Las células continuamente son bañadas continuamente por un fluido denominado intersticial, derivado de la sangre, este puede ser rico en nutrientes y más bien una ¨sopa¨ inusual, que contiene miles de ingredientes que incluyen: aminoácidos, carbohidratos, ácidos grasos, vitaminas, sustancias reguladoras como son las hormonas y los neurotransmisores; sales, productos de desecho. Para permanecer sana cada célula debe extraer de esta ¨sopa¨, las cantidades exactas de sustancias que son necesitadas en tiempos específicos y rechazar el resto.

La membrana plasmática es una barrera selectiva, diferencial y semipermeable, lo que significa que solo permite el paso de ciertas sustancias, excluyendo otras.

Cuando la sustancia penetra la membrana sin utilizar energía de la célula, se dice que el transporte es pasivo; cuando la célula provee la energía metabólica (ATP) para realizar el movimiento de una sustancia, al proceso se le denomina Transporte activo.

Los transportadores son proteínas integrales que usan gradientes electroquímicos para mover moléculas entre ambos lados de la membrana. Son muy numerosos, existen más de 100 familias y aparecen en todas las membranas de la célula.

Los canales son proteínas estructurales o integrales que crean poros o conductos hidrofílicos que comunican a ambos lados de la membrana, tienen la propiedad de abrir o cerrar dicho conducto según ciertas condiciones; su  principal función es la de regular los gradientes iónicos en ambos lados de la membrana, por lo tanto alterar el potencial electroquímico de esta.

TRANSPORTE PASIVO

Transporte simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no requiere usar energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica. Hay cuatro tipos de transporte pasivo:

Ósmosis: (transporte de moléculas de agua solvente) a través de la membrana plasmática a favor de su gradiente de concentración.

Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática como los gases respiratorios y el alcohol. (Movimiento de solutos)

Difusión facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador (proteína periférica) para que las sustancias atraviesen la membrana.

La filtración es un método de separación de mezclas en la cual se separan los sólidos de los líquidos utilizando paredes o capas porosas, cuyos poros dejan pasar el líquido y dejan pasar el líquido y retienen los sólidos.

Se pueden encontrar dos tipos principales de difusión simple:

Mediante la bicapa lipídica; Mediante los canales iónicos.

OSMOSIS

La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que hay menor concentración de solutos al de mayor concentración para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipidica. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la osmosis varía. La función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras, la ósmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable.

El gradiente osmótico es la diferencia en la concentración entre dos soluciones a cualquier lado de una membrana semipermeable.

Las disoluciones isotónicas son aquellas donde la concentración de las sales es la misma en ambos lados de la membrana de la célula, por lo tanto, la presión osmótica en la disolución isotónica es la misma que en los líquidos del cuerpo y no se altera el volumen de las células. 

Las soluciones hipotónicas son aquellas que tienen menor concentración de las sales en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula. Una célula en una solución hipotónica tenderá a hincharse de agua, aumentando su volumen, hasta equilibrar su concentración de sales con el medio externo.[pic 1]

Una solución hipertónica es aquella que tiene mayor concentración de sales en el medio externo, por lo que una célula en dicha solución pierde agua (H2O) debido a la diferencia de presión llegando incluso a morir por deshidratación. 

DIFUSION SIMPLE

Es el proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. Este proceso, que en última instancia se encuentra determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana; no requiere de un aporte de energía debido a que su principal fuerza impulsora es el aumento de la entropía total del sistema.[pic 2]

En este proceso el desplazamiento de las moléculas se produce siguiendo el gradiente de concentración las moléculas atraviesan la membrana desde el medio donde se encuentran en mayor concentración, hacia el medio donde se encuentran en menor concentración.

El proceso de difusión simple se encuentra descrito por las leyes de fick, las cuales relacionan la densidad del flujo de las moléculas con la diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana, el coeficiente de difusión de las mismas y la permeabilidad de la membrana.

El proceso de difusión simple es de vital importancia para el transporte de moléculas pequeñas a través de las membranas celulares. Es el único mecanismo por el cual el oxígeno ingresa a las células que lo utilizan como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria y uno de los principales mecanismos de regulación osmótica  en las células. 

DIFUCION FACILITADA

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado hidrofílicos para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos y colesterol. Tal es el caso de la glucosa y algunos otros monosacáridos.[pic 3]

Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una  quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior - interior favorece la difusión de la glucosa.

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