TRANSPORTE CELULAR
TRANSPORTE CELULAR
es el intercambio de sustancias a través de la membrana plasmática , que es una membrana semipermeable. 1
El transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también el movimiento de sustancias que sintetiza como hormonas. Además es la forma en que adquiere nutrientes mediante procesos de modificaciones a la célula de nutrientes disueltos en el agua. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeños tamaños.
Transporte pasivo transmembrana
Los movimientos pasivos a través de las membranas involucran el paso de moléculas sin la necesidad directa de energía. Como estos sistemas no involucran energía, dependen exclusivamente de los gradientes de concentración (incluidos los eléctricos) que existen a través de la membrana plasmática .
Aunque la energía responsable del movimiento de las partículas se encuentra almacenada en cuentos graduados, es conveniente y conveniente seguir al proceso como pasivo.
Existen tres vías elementales por las cuales las moléculas pueden transitar de un lado a otro de manera pasiva:
Difusión simple
La molécula difunde a través de la membrana plasmática, dejando la fase acuosa a un lado, se disuelve en la porción lipídica, y finalmente entra en la porción acuosa del interior celular. Lo mismo puede ocurrir en sentido contrario, desde el interior de la célula hacia el exterior.
El paso eficiente por la membrana lo va a determinar el nivel de energía térmica que el sistema posea. Si es suficientemente elevada, la molécula podrá atravesar la membrana.
Visto con más detalle, la molécula debe romper todos los enlaces de hidrógeno formados en la fase acuosa para poder transferir a la fase lipídica. Este evento requiere 5 kcal de energía cinética por cada enlace presente.
El siguiente factor a tomar en cuenta es la solubilidad de la molécula en la zona lipídica. La movilidad está influenciada por una variedad de factores, como el peso molecular y la forma de la molécula.
La cinética del paso por difusión simple exhibe una cinética de no saturación. Esto significa que la entrada aumenta en proporción a la concentración del soluto a ser transportado en la región extracelular.
Canales acuosos
La segunda alternativa del paso de moléculas por la vía pasiva, es a través de un canal acuoso ubicado en la membrana. Estos canales son una especie de poros que permiten el paso de la molécula, evitando el contacto con la región hidrofóbica.
Ciertas moléculas cargadas logran ingresar a la célula siguiendo su gradiente de concentración. Gracias a este sistema de canales llenos de agua, las membranas son altamente impermeables a los iones. Dentro de estas moléculas resaltan el sodio, el potasio, el calcio y el cloro.
Molécula transportadora
La última alternativa es la combinación del soluto de interés con una molécula transportadora que enmascare su naturaleza hidrofílica, para que logre el paso por la porción rica en lípidos de la membrana.
El transportador aumenta la solubilidad lipídica de la molécula que requiere ser transportada y favorece su paso a favor del gradiente de concentración o del gradiente electroquímico.
Estas proteínas trasportadoras herramientas de distintas maneras. En el caso más simple, un soluto se transfiere de un lado de la membrana a otro. Este tipo se denomina uniporte. Por el contrario, si se transporta otro soluto simultáneamente, o acoplado, el transportador se denomina acoplados.
Si el transportador acoplado se moviliza a las dos moléculas en la misma dirección es un simulador y si lo hace en direcciones opuestas, el transportador es antiporte.
Ósmosis
Es el tipo de transporte celular en el que un pasajero de forma selectiva a través de la membrana semipermeable.
Ultrafiltración
En este caso, el movimiento de algunos solutos se produce por efecto de una presión hidrostática, desde el área de mayor presión hasta el de menor presión. En el cuerpo humano, este proceso ocurre en los riñones gracias a la presión arterial generada por el corazón.
De este modo el agua, la urea, etc., pasa de las células a la orina; y las hormonas, las vitaminas, etc., se quedan en la sangre. A este mecanismo también se le conoce con el nombre de análisis.
Difusión facilitada
Hay sustancias con moléculas muy grandes (como la glucosa y otros monosacáridos), que necesitan de una proteína transportadora para difundir. Esta difusión es más rápida que la difusión simple y depende de:
- El gradiente de concentración de la sustancia.
- La cantidad de proteínas transportadoras presentes en la célula.
- La velocidad de las proteínas presentes.
Una de estas proteínas transportadoras es la insulina, que facilita la difusión de la glucosa, disminuyendo su concentración en la sangre.
Transporte activo transmembrana
Hasta ahora hemos discutido el paso de distintas moléculas a través de canales sin un coste energético. En estos eventos, el único costo es generar la energía potencial en la forma de calcular diferenciales en ambos lados de la membrana.
De este modo, la dirección del transporte está determinada por el gradiente existente. Los solutos que siguen y transportan siguiendo los principios de transmisión de difusión, hasta que llegan a un punto donde la difusión neta acaba - en este punto se ha alcanzado un equilibrio. En el caso de los iones, el movimiento también está influenciado por la carga.
Sin embargo, en el único caso donde la distribución de los iones a ambos lados de la membrana se encuentra en un equilibrio real es cuando la célula está muerta. Todas las células vivas invierten una gran cantidad de energía química para mantener las cantidades de los solutos alejadas del equilibrio.
La energía utilizada para mantener activos estos procesos es, normalmente, la molécula de ATP . El adenosín trifosfato, abreviado como ATP, es una molécula energética fundamental en los procesos celulares.
Características del transporte activo
El transporte activo puede actuar en contra de los gradientes de concentración, sin importar lo marcado que estos sean - esta propiedad quedará clara con la explicación de la bomba de sodio - potasio (ver más adelante).
Los mecanismos de transporte activos pueden mover más de una clase de molécula a la vez. Para el transporte activo se usa la misma clasificación mencionada para el transporte de varias moléculas de manera simultánea en el transporte pasivo: simporte y antiporte.
El transporte realizado por estas bombas puede ser inhibido mediante la aplicación de moléculas que bloquean de manera específica sitios cruciales en la proteína.
La cinética del transporte es del tipo Michaelis-Menten. Ambos comportamientos - ser inhibida por alguna molécula y la cinética - son características típicas de las reacciones enzimáticas.
Por último, el sistema debe contar con enzimas específicas que registran hidrolizar la molécula de ATP, como ATPasas. Este es el mecanismo por el cual el sistema obtiene la energía que lo caracteriza.
Selectividad del transporte
Las bombas involucradas son extremadamente selectivas en las moléculas que serán transportadas. Por ejemplo, si la bomba es transportadora de iones de sodio, no tomara iones de litio, aunque ambos son muy similares en cuanto al tamaño.
Supongamos que las proteínas logran discernir entre dos características diagnósticas: la facilidad de deshidratación de la molécula y la interacción con las cargas en el interior del poro del transportador.
Se sabe que los iones grandes logran deshidratarse fácilmente, si los comparamos con un ión pequeño. Así, un poro con centros polares debiles usará iones grandes, afectados.
Contrariamente, en los canales con centros fuertemente cargados, predomina la interacción con el ión deshidratado.
Ejemplo de transporte activo: la bomba de sodio - potasio
Para explicar los mecanismos de transporte activo lo mejor es hacerlo con el modelo mejor estudiado: la bomba de sodio - potasio.
Una característica llamativa de las células es la capacidad para mantener gradientes pronunciados de los iones sodio (Na + ) y potasio (K + ).
En el ambiente fisiológico, la concentración de potasio en el interior de las células es de 10 a 20 veces más elevado que en el exterior de las células. En contraste, los iones de sodio se encuentran mucho más concentrados en el ambiente extracelular.
Con los principios que rigen el movimiento de iones de manera pasiva, serían imposibles de mantener ciertas diferencias, por las células afectadas de un sistema de transporte activo y este es la bomba de sodio - potasio.
La bomba está compuesta por un complejo proteico del tipo ATPasa anclado a la membrana plasmática de todas las células animales. Este tiene sitios de unión para ambos iones y se encarga del transporte con inyección de energía.
El agua, por ejemplo, varía a pasar al lado de la célula en la que su concentración es menor. El movimiento del agua en ese trayecto genera una presión controlada presión osmótica.
