Transporte a traves de la membrana

TRANSPORTE A TRAVES DE LA

 MEMBRANA

El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana celular o el movimiento de moléculas dentro de la célula.

La célula necesita este proceso porque es importante para esta expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:

El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, se realiza por difusión y no hay gasto de energía. Va a favor del gradiente de concentración o a favor del gradiente de carga eléctrica.

Permeabilidad de la membrana

La membrana plasmática es una barrera selectivamente permeable que permite el paso de unas sustancias pero no de otras. Determina pues que sustancias entran o salen de la célula. El interior hidrofóbico de la bicapa de fosfolípidos es una de las razones por las que la membrana es selectivamente permeable. Así, la bicapa lipídica tiene un papel fisicoquímico dual pues sirve por una parte como un solvente de las proteínas de la membrana y por otra actúa como una barrera a la permeabilidad.

Los potenciales de membrana son cambios rápidos de polaridad a ambos lados de la membrana que separa dos disoluciones de diferente concentración, como la membrana celular que separa el interior y el exterior de una célula. Duran menos de 1 milisegundo. Cuando se habla de potenciales de membrana, se debería de hablar del "potencial de difusión" o "potencial de unión líquida". Dicha diferencia de potencial esta generada por una diferencia de concentración iónica a ambos lados de la membrana celular. Los potenciales de membrana son la base de la propagación del impulso nervioso.

Transporte pasivo primario: Bomba de sodio y potasio

Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar los iones potasio  que logran entrar a las células hacia el interior de éstas, dando una carga interior negativa y al mismo tiempo bombea iones sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (axoplasma), sin embargo el número de iones Na ⁺ (con carga positiva) no sobrepasa al de iones con carga negativa dando por resultado una carga interna negativa. En caso particular de las neuronas en estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o de reposo-descanso.

 

Transporte pasivo secundario o cotransporte

 

Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del intestino delgado).

Intercambiador calcio-sodio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células  eucariontas . Su función consiste en transportar calcio  iónico (Ca²⁺) hacia el exterior de la célula empleando para ello el gradiente de sodio; su finalidad es mantener la baja concentración de Ca²⁺ en el citoplasma que es unas diez mil veces menor que en el medio externo. Por cada catión Ca²⁺ expulsado por el intercambiador al medio extracelular penetran tres cationes Na⁺ al interior celular. Se sabe que las variaciones en la concentración intracelular del Ca²⁺ segundo mensajero se producen como respuesta a diversos estímulos y están involucradas en procesos como la contraccion muscular, la expresion genica, la diferenciación celular, la secreción, y varias funciones de las neuronas. Dada la variedad de procesos metabólicos regulados por el Ca²⁺, un aumento de la concentración de Ca²⁺ en el citoplasma puede provocar un funcionamiento anormal de los mismos. Si el aumento de la concentración de Ca²⁺ en la fase acuosa del citoplasma se aproxima a un décimo de la del medio externo, el trastorno metabólico producido conduce a la muerte celular. El calcio es el mineral más abundante del organismo, además de cumplir múltiples funciones.

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

Se incrementa de  manera proporcional  con  la concentración de la sustancia que se difunde. La difusión facilitada es el movimiento de moléculas más grandes que no pueden pasar a través de la membrana plasmática y necesita ayuda de una proteína u otros mecanismos (exocitosis) para pasar al otro lado. La magnitud de difusión se aproxima a un máximo (Vmax), al aumentar la concentración de la sustancia. Permite el transporte de pequeñas  moléculas polares, como los  aminoácidos, monosacáridos, etc. Requiere proteínas trasmembranosas faciliten su paso permeasas.

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 un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la osmosis varía. La función de la osmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis 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.

Ósmosis en una célula animal

• En un medio isotonico, hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso constante de agua.
• En un medio hipotonico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a la citólisis.
• En un medio hipertónico, la célula arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.

La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, englobándolas en una invaginación de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.

Existen dos procesos:

• Pinocitosis: consiste en la ingestión de liquidos y solutos mediante pequeñas vesiculas.

• Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas fagosomas que se desprenden de la membrana celular.

Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmática (especificas). Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.

Exositosis : Es la expulsión de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con la membrana celular. Las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido, se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en la función endocrina. También interviene la exocitosis en la secreción de un neurotransmisor a la brecha sináptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. La secreción química desencadena una despolarización del potencial de membrana, desde el axón de la célula emisora hacia la dendrita u otra parte de la célula receptora. Este neurotransmisor será luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. Sin este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas. Este proceso, hace parte de la formación de estalgamitas.

Bibliografía:

Alberts B et al. Transporte de moléculas pequeñas a través de la membrana y Base iónica de la excitabilidad de la membrana. En: “Biología Molecular de la Célula”,3 Edición, Ed Omega, Barcelona, 1996, pág. 541-587.

Lodish et al. 2005. Biología celular y molecular. Buenos Aires: Médica Panamericana.

Mathews, C. K.; Van Holde, K.E et Ahern, K.G 2003. Bioquímica 3 edición.