Trasporte celular

<strong>Trasporte</strong> <strong>celular</strong><br />

El transporte <strong>celular</strong> es el intercambio de sustancias entre el interior <strong>celular</strong> y el<br />

exterior a través de la membrana plasmática que es una membrana permeable.1<br />

El transporte es muy importante para la célula porque le permite expulsar de su<br />

interior los desechos del metabolismo, también el movimiento de sustancias que<br />

sintetiza como hormonas. Además, es la forma en que adquiere nutrientes<br />

mediante procesos de incorporación a la célula de nutrientes disueltos en el agua.<br />

Las vías de transporte a través de la membrana <strong>celular</strong> y los mecanismos básicos<br />

para las moléculas de pequeños tamaños son:

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<strong>Trasporte</strong> pasivo<br />

El transporte pasivo permite el paso molecular a través de la membrana<br />

plasmática a favor del gradiente de concentración o de carga electrica. El<br />

transporte de sustancias se realiza mediante la bicapa lipídica o los canales<br />

iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales. Hay cuatro mecanismos de<br />

transporte pasivo:<br />

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Ósmosis: transporte de moléculas de agua a través de la membrana<br />

plasmática mediado por proteínas específicas –acuaporinas– y a favor de<br />

su gradiente de concentración.<br />

Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática,<br />

como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares.<br />

Difusión facilitada: transporte <strong>celular</strong> donde es necesaria la presencia de<br />

un carriel o transportador (proteína integral) para que las sustancias<br />

atraviesen la membrana. Sucede porque las moléculas son más grandes o<br />

insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas<br />

de la membrana.<br />

Ultrafiltración o Diálisis: En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos<br />

solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática.<br />

El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de menos presión. La<br />

ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la<br />

presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas<br />

moléculas pequeñas (como la urea, la creatinina, sales, etc.) pasen a través de las<br />

membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas<br />

en la orina. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no<br />

pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre.

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Ósmosis<br />

La ósmosis es un tipo de transporte pasivo en el cual solo las moléculas de agua<br />

son transportadas a través de la membrana. El movimiento se realiza a favor de la<br />

gradiente, esto es desde el medio de mayor concentración de agua (menor<br />

concentración de soluto) hacia al de menor concentración de agua (mayor<br />

concentración de soluto), con ello permite equilibrar las concentraciones del soluto<br />

de los medios separados por la membrana <strong>celular</strong>. La función de la ósmosis es<br />

mantener hidratada a la célula, dicho proceso no requiere del gasto de energía<br />

(ATP).<br />

El fenómeno del ósmosis se puede observar en las células, tanto animales como<br />

vegetales, cuando son sometidas a distintos tipos de soluciones, o medios:<br />

Ósmosis en una célula animal<br />

Comportamiento de célula animal ante<br />

distintas presiones osmóticas<br />

En un medio isotónico, tanto la<br />

entrada como salida de agua es<br />

constante, es decir, existe un equilibrio<br />

dinámico.<br />

En un medio hipertónico, al contrario la salida de agua es superior a la entrada de<br />

agua por tanto la célula se deshidrata perdiendo su contenido hasta arrugarse y<br />

morir, este fenómeno es conocido como creación.<br />

Ósmosis en una célula vegetal

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Difusión Facilitada.<br />

Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los<br />

canales de la membrana y demasiado hidrofóbicos para poder difundir a través de<br />

la capa de fosfolípidos y humanoides. Tal es el caso de la fructuosa y algunos<br />

otros monosacáridos.<br />

Estas sustancias, pueden<br />

cruzar la membrana<br />

plasmática mediante el<br />

proceso de difusión<br />

facilitada, con la ayuda de<br />

una proteína<br />

transportadora. En el primer<br />

paso, la glucosa se une a la<br />

proteína transportadora, y<br />

esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa<br />

llega al citoplasma, una quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar)<br />

transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de<br />

glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de<br />

concentración exterior e interior favorece la difusión de la glucosa.<br />

La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:<br />

Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana.<br />

Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana.<br />

De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.<br />

Difusión: la fuerza impulsora es el aumento de entropía por el aumento de<br />

concentración a un lado de la membrana. Tanto la difusión facilitada como el<br />

transporte activo se producen a través de proteínas integrales de membrana

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Transporte activo.<br />

El transporte activo es un mecanismo <strong>celular</strong> por medio del cual algunas<br />

moléculas atraviesan la membrana plasmática contra un gradiente de<br />

concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta<br />

concentración con el consecuente gasto de energía (llamados biotreserineos).Los<br />

ejemplos típicos son la bomba de sodio-potasio, la bomba de calcio o simplemente<br />

el transporte de glucosa.<br />

En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un<br />

gradiente de H+ (potencial electro-químico de protones) previamente creado a<br />

ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por<br />

hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo<br />

varía la concentración intra<strong>celular</strong> y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico<br />

de re-balanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son los más<br />

abundantes entre las bacterias, y se<br />

han seleccionado evolutivamente<br />

debido a que en sus medios naturales<br />

la mayoría de los procariontes se<br />

encuentran de forma permanente o<br />

transitoria con una baja concentración<br />

de nutrientes.<br />

El transporte activo de moléculas a<br />

través de la membrana <strong>celular</strong> se<br />

realiza en dirección ascendente o en<br />

contra de un gradiente de concentración (Gradiente químico) o en contra un<br />

gradiente eléctrico de presión (gradiente electro-químico), es decir, es el paso de<br />

sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para<br />

desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía<br />

procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen<br />

actividad AT pasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato)<br />

para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de<br />

los enlaces fosfato de alta energía. Comúnmente se observan tres tipos de<br />

transportadores:

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Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio o Bomba.<br />

Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una<br />

molécula de ATP y es la encargada de transportar dos iones de potasio que logran<br />

ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea tres iones de sodio desde el interior<br />

hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que químicamente tanto el sodio<br />

como el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de dos iones de<br />

potasio (ingreso de dos cargas positivas) y regreso de tres iones de sodio (regreso<br />

de tres cargas positivas), esto da como resultado una pérdida de la<br />

electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un<br />

medio "electronegativo con respecto al medio extra <strong>celular</strong>". En caso particular de<br />

las neuronas en estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la<br />

membrana se llama potencial de membrana o de reposo-descanso. Participa<br />

activamente en el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve al estado de<br />

Transporte activo secundario o cotransporte<br />

Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana<br />

<strong>celular</strong> tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el<br />

transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la<br />

membrana <strong>celular</strong> (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio<br />

del intestino delgado).<br />

Intercambiador calcio-sodio: Es una proteína de la membrana <strong>celular</strong> de todas las<br />

células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) hacia el<br />

exterior de la célula empleando para ello el gradiente de sodio; su finalidad es<br />

mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil<br />

veces menor que en el medio externo. Por cada catión Ca2+ expulsado por el<br />

intercambiador al medio extra<strong>celular</strong> penetran tres cationes Na+ al interior<br />

<strong>celular</strong>.8 Se sabe que las variaciones en la concentración intra<strong>celular</strong> del<br />

Ca2+(segundo mensajero) se producen como respuesta a diversos estímulos y<br />

están involucradas en procesos como la contracción muscular, la expresión<br />

genética, la diferenciación <strong>celular</strong>, la secreción, y varias funciones de<br />

las neuronas.