ESQUEMA DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA
http://dl.dropbox.com/u/109809624/TRANSPORTE%20ACTIVO%20FISIOO.pptx
El proceso de transporte es importante
para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo,
también sustancias que sintetiza como hormonas y
además, es forma en que adquiere nutrientes del medio externo, gracias a la
capacidad de la membrana celular de
permitir 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:
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 tres tipos de transporte pasivo:
1. Ósmosis: (transporte
de moléculas de agua solvente) a través de la membrana plasmática a favor de su
gradiente de concentración.
2. Difusión simple: paso
de sustancias a través de la membrana plasmática como los gases respiratorios y
el alcohol.(movimiento de solutos)
3. Difusión facilitada:
transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o
transportador (proteína periférica) para que las sustancias atraviesen la
membrana.
Ósmosis
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,
laósmosis 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.
Ósmosis en una célula animal
·
En
un medio isotónico, hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso
constante de agua.
·
En
un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el
punto en que puede estallar dando origen a la citólisis.
·
En
un medio hipertónico, la célula pierde agua, se arruga llegando a
deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.
Ósmosis en una célula vegetal
·
En
un medio isotónico, existe un equilibrio dinámico.
·
En
un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan
aumentando la presión de turgencia, dando lugar a la turgencia.
·
En
un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola
disminuye, produciendo que la membrana plasmática se despegue de la pared
celular, ocurriendo la plasmólisis
Difusión 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.
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.
La
difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:
·
Del
gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana
·
Del
número de proteínas transportadoras existentes en la membrana
·
De
la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo
Transporte
activo
·
Es
un mecanismo que permite a la célula
transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de
menor concentración a otras de mayor concentración. Es un proceso que requiere
energía, llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de
partículas que es un proceso de energía para requerir que mueva el material a
través de una membrana de la célula y sube el gradiente de la concentración. La
célula utiliza transporte activo en tres situaciones:
·
cuando
una partícula va de punto bajo a la alta concentración.
·
cuando
las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son
selectivamente impermeables.
·
cuando
las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.
En la
mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un
gradiente de H+ (potencial
electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana,
por procesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP
hidrolasas de membrana. El transporte activo varía la concentración
intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de rebalanceo por
hidratación. Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las
bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios
naturales la mayoría de los procariotas se encuentran de forma permanente o
transitoria con una baja concentración de nutrientes.
Los
sistemas de transporte activo están basados en permeasas específicas e
inducibles. El modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte
del soluto aún no está dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de
que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, experimentan
un cambio conformacional dependiente de energía que les hace perder dicha
afinidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior celular.
El
transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en
dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración (Gradiente
químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico),
es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio
muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario
el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas
portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que
pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o
AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta
energía. Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:
·
Uniportadores: son proteínas que
transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.
·
Antiportadores: incluyen proteínas
que transportan una sustancia en un sentido mientras que simultáneamente transportan
otra en sentido opuesto.
·
Simportadores: son proteínas que
transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H+).
. Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio
Se encuentra en todas
las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de ATP y es la
encargada de transportar 2 iones de potasio que logran ingresar a la célula, al
mismo tiempo bombea 3 iones de sodio desde el interior hacia el exterior de
la célula (exoplasma), ya que
quimicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas. El
resultado es ingreso de 2 iones de potasio (Ingreso de 2 cargas positivas) y
egreso de 3 iones de sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como
resultado una perdida de la electropositividad interna de la célula, lo que
convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al
medio extracelular". 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. Participa activamente en el impulso nervioso, ya que a través
de ella se vuelve al estado de reposo.
Transporte activo
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 eucariotas. 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.1 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 contracción muscular, la expresión genética, 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.
