TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMEBRANA
TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS
La célula mantiene su composición interna debido a que la membrana plasmatica es selectivamente permeable a las moléculas pequeñas. Siendo la membrana plasmatica una barrera que impide el libre intercambio de moléculas entre el citoplasma y el medio externo de la célula, es aqui donde las proteinas de transpotre se convierten en las responsables de este transito a través de la membrana. Puede ser:
TRANSPORTE PASIVO:
El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. Este a su vez puede ser:
* DIFUSIÓN SIMPLE: Una molécula se disuelve en la bicapa fosfolipídica, difunde a través de ella, y después se disuelve en la solución acuosa al otro lado de la membrana. No interviene ninguna proteína de membrana y la dirección de transporte se determina por las concentraciones relativas de la molécula dentro y fuera de la célula, ya que las moléculas pequeñas de soluto no polare (sin carga) se mueven directamente a través de la membrana a favor de su gradiente de concentración.
* DIFUSIÓN FACILITADA: Las moléculas transportadas no se disuelven en la bicapa fosfolipídica, su tránsito viene mediado por proteínas que permiten a las moléculas transportadas atravesar la memebrana sin interaccionar directamente con su interior hidrofóbico, por tanto permite a las moléculas cargadas y a las polares como carbohidratos, aminoácidos, nucleósidos e iones, atravesar la membrana plasmática.
Existen dos tipos de proteínas que intervienen en la difusión facilitada:
-- Proteínas transportadoras: se unen, en un lado de la membrana, a las moléculas específicas que han de ser transpotadas. Después sufren un cambio conformacional que permite que la moléculas pase a través de la membrana y sea liberada al otro lado.
-- Proteínas de canal: forman poros abiertos a través de la membrana y permiten la libre difusión de cualquier molécula del tamaño y carga apropiados.
Las proteínas de canal simplemente forman poros abiertos en la membrana, permitiendo a las moléculas de pequeño tamaño y carga apropiada pasar libremente a trvaés de la bicapa lipídica, estas proteínas también permiten el paso de moléculas entre las células conectadas entre sí mediante uniones tipo "gap". Las membranas plasmáticas de diversas células animales y vegetales difierentes también contienen proteínas de canal para el agua (acuaporinas), a través de las cuales las moléculas de agua pueden atravesar la membrana mucho más rapido que si se difunden a través de la bicapa fosfolipídica.
* CANALES IÓNICOS: intervienen en el tránsito de los iónes a través de la memebrana plasmatica, el transporte a través de estos canales es extremadamente rapido, son altamente selectivos debido a que el estrecho porp del canal restringe el paso a aquellos iones de un tamaño y carga apropiados. La mayoría de estos canales no se encuentra permanenete abiertos, se abren en respuesta a la unión con moléculas de señal o a variaciones en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática.
TRANSPORTE ACTIVO: la célula debe transportar moléculas en contra de su gradiente de concentración, es el transporte activo el que se utiliza la energía proporcionada por otra reacción acoplada para dirigir el transporte de las moléculas en la dirección energéticamente desfavorable. Puede ser:
* PRIMARIO: se da a través de bombas iónicas que utilizan la energía derivada de la hidrolisis de ATP para transportar moléculas en coontra de sus gradientes electroquímicos. Este proceso es el producto de cambios conformacionales de la bomba, dirigidos por el ATP .
* SECUNDARIO: transporte de moléculas en contra de su gradiente de concentración empleando energiía derivada del acople en el transporte de una segunda molécula en la dirección favorable energéticamente. Es un transporte antiporte ya que se transportan dos moléculas en direcciones opuestas.
La endocitosis transcurre con dos actividades que son:
* DIFUSIÓN FACILITADA: Las moléculas transportadas no se disuelven en la bicapa fosfolipídica, su tránsito viene mediado por proteínas que permiten a las moléculas transportadas atravesar la memebrana sin interaccionar directamente con su interior hidrofóbico, por tanto permite a las moléculas cargadas y a las polares como carbohidratos, aminoácidos, nucleósidos e iones, atravesar la membrana plasmática.
Existen dos tipos de proteínas que intervienen en la difusión facilitada:
-- Proteínas transportadoras: se unen, en un lado de la membrana, a las moléculas específicas que han de ser transpotadas. Después sufren un cambio conformacional que permite que la moléculas pase a través de la membrana y sea liberada al otro lado.
-- Proteínas de canal: forman poros abiertos a través de la membrana y permiten la libre difusión de cualquier molécula del tamaño y carga apropiados.
Las proteínas de canal simplemente forman poros abiertos en la membrana, permitiendo a las moléculas de pequeño tamaño y carga apropiada pasar libremente a trvaés de la bicapa lipídica, estas proteínas también permiten el paso de moléculas entre las células conectadas entre sí mediante uniones tipo "gap". Las membranas plasmáticas de diversas células animales y vegetales difierentes también contienen proteínas de canal para el agua (acuaporinas), a través de las cuales las moléculas de agua pueden atravesar la membrana mucho más rapido que si se difunden a través de la bicapa fosfolipídica.
* CANALES IÓNICOS: intervienen en el tránsito de los iónes a través de la memebrana plasmatica, el transporte a través de estos canales es extremadamente rapido, son altamente selectivos debido a que el estrecho porp del canal restringe el paso a aquellos iones de un tamaño y carga apropiados. La mayoría de estos canales no se encuentra permanenete abiertos, se abren en respuesta a la unión con moléculas de señal o a variaciones en el potencial eléctrico a través de la membrana plasmática.
TRANSPORTE ACTIVO: la célula debe transportar moléculas en contra de su gradiente de concentración, es el transporte activo el que se utiliza la energía proporcionada por otra reacción acoplada para dirigir el transporte de las moléculas en la dirección energéticamente desfavorable. Puede ser:
* PRIMARIO: se da a través de bombas iónicas que utilizan la energía derivada de la hidrolisis de ATP para transportar moléculas en coontra de sus gradientes electroquímicos. Este proceso es el producto de cambios conformacionales de la bomba, dirigidos por el ATP .
* SECUNDARIO: transporte de moléculas en contra de su gradiente de concentración empleando energiía derivada del acople en el transporte de una segunda molécula en la dirección favorable energéticamente. Es un transporte antiporte ya que se transportan dos moléculas en direcciones opuestas.
TRANSPORTE DE MOLÉCULAS DE GRAN TAMAÑO:
ENDOCITOSIS: Las células eucariotas también son capaces de captar macromoléculas y partículas del medio circundante por un proceso distinto llamado endocitosis. En la endocitosis, el material que se va a introducir es rodeado por una porción de membrana plasmática que luego forma una vesícula que contiene el material ingerido.
La endocitosis transcurre con dos actividades que son:
* FAGOCITOSIS: el contacto entre la membrana plasmática y una partícula sólida induce la formación de prolongaciones celulares (seudópodos) que envuelven la partícula, englobándola en una vesicula llamada fagosoma. Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vesicula, lo que se denomina fagolisosoma, y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vesicula, ayudando a la digestión por la acción de las hidrolasas lisosomales.
* PINOCITOSIS: una parte muy pequeña de la membrana plasmática se hunde, conteniendo fluido extracelular, y lo introduce en el citoplasma como una pequeña vesícula. La pinocitosis mueve una gota de fluido extracelular contenida dentro de la parte que se hunde hacia el interior de la célula.
* ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTOR: Proporciona un mecanismo para la entrada selectiva de macromoléculas específicas. Primero las macromoléculas que serán transportadas al interior de la célula deben primero acoplarse a las moléculas receptoras específicas. Los receptores se encuentran concentrados en zonas particulares de la membrana (depresiones revestidas con clatrina) o se agrupan después de haberse unido a las moléculas que serán transportadas. Cuando las depresiones están llenas de receptores con sus moléculas especificas unidas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula.
EXOCITOSIS: La célula expulsa sus productos de desecho mediante la fusión de una vesícula con la membrana plasmática. Mediante este proceso la membrana de la vesícula secretora se incorpora a la membrana plasmática cuando el contenido de la vesícula se libera fuera de la célula. Puede ser:
* CONSTITUTIVA: cuando solamente se liberan sustancias de desecho en exosomas, que son vesículas de membrana que permiten el recambio constante de sustancias y regulan el tamaño de la célula.
* INDUCIDA: cuando se requiere una señal que active la salida de determinadas sustancias, este proceso se da mucho en células glandulares.
ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Las siguientes bibliografias son de gran utilidad para la ampliación de la inforación anteriormente desarrollada; en estas se describe de forma detallada los procesos descritos y se brinda clara ilustración de los mismos.
- COOPER, Geoffrey. La célula. Quinta edición. Madrid: Ed Marbán, 2009.
- KARP, Gerald. Bilogía celular y olecular. Quinta edición. Ciudad de México: Ed McGraw Hill, 2009.
Los siguientes videos ilustran correctamente los procesos de transporte celular, son un gran apoyo en la explicación de esta temática.
- ROXAS, Evangeline; SABADO, Allan; SAJONAS, Loida; SALGADO, Maria. Transport across the cell membrane super final. [video en linea]. 2009. Disponible en:
- Cell Membrane, Exocitosis & Endocitosis. [video en linea]. 2007. Disponible en:
En el siguiente articulo se presenta amplia informacíón de los mecanismos de transporte a través de la membrana:
- F, Covián; S, Vogel. Estudio de los mecanismos que regulan la endocitosis compensatoria y división celular durante el desarrollo temprano del erizo de mar mediante microscopia de dos fotones. [en línea]. 2010. Disponible en:
Estudio_de_los_mecanismos_que_regulan_la_endocitosis_compensatoria_y_divisin.pdf
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