Transporte de materiales

Transporte de materiales a través de la membrana

La membrana debe permitir tanto la entrada de nutrientes en la célula como la salida de productos de desecho, también debe transmitir a la célula las señales que proceden de su exterior. Estas tareas son llevadas a cabo por los transportadores y los receptores (proteínas de la membrana).

La membrana es impermeable a moléculas hidrofílicas como: hidratos de carbono, aminoácidos, proteínas o ácidos nucleicos. Mientras que es permeable a moléculas hidrofóbicas como los lípidos, y a moléculas pequeñas como los gases. También es parcialmente permeable al agua.

La relación entre el metabolismo y el transporte no es otra cosa que la energía. El metabolismo representa la fuente directa de la energía en las células y es necesaria para impulsar el transporte cuando tiene lugar en contra de la tendencia natural de difusión de una sustancia. Considerando lo anterior, el transporte que ocurre en la membrana puede considerarse como un proceso pasivo o bien como un proceso activo.

Los procesos pasivos se refieren a la difusión de sustancias a través de una membrana. Se realiza a favor del gradiente de concentración, presión o de potencial electroquímico. No necesita aporte externo de energía. Revisa las siguientes animaciones para conocer más:

Osmosis

Difusión simple

Movimiento del agua, gases disueltos o moléculas solubles en lípidos, a través de la bicapa fosfolipídica y a favor del gradiente de concentración de mayor a menor concentración. Ocurre sin gasto de energía por parte de la célula.

Difusión facilitada

Movimiento de agua, iones o moléculas solubles en agua, entran en la célula a favor del gradiente de concentración, pero precisan un transportador (canal o proteína portadora) que les facilite el paso a través de la membrana.

Osmosis Hipertónica

El movimiento de agua se realiza desde una región de mayor concentración de soluto a una región de menor concentración. Este movimiento se ve afectado, no porque la sustancia se encuentre disuelta en el agua, sino por la diferencia de concentración que alcanzan las partículas a ambos lados de la membrana semipermeable hasta equilibrarse. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células; como consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis).De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y las células se hinchan, volviéndose turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales la pared de celulosa lo impediría) por un proceso de turgencia.

Osmosis Hipotónica

El movimiento de agua se realiza desde una región de mayor concentración de soluto a una región de menor concentración. Este movimiento se ve afectado, no porque la sustancia se encuentre disuelta en el agua, sino por la diferencia de concentración que alcanzan las partículas a ambos lados de la membrana semipermeable hasta equilibrarse. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células; como consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis).De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y las células se hinchan, volviéndose turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales la pared de celulosa lo impediría) por un proceso de turgencia.

Osmosis Isotónica

El movimiento de agua se realiza desde una región de mayor concentración de soluto a una región de menor concentración. Este movimiento se ve afectado, no porque la sustancia se encuentre disuelta en el agua, sino por la diferencia de concentración que alcanzan las partículas a ambos lados de la membrana semipermeable hasta equilibrarse. Si los líquidos extracelulares aumentan su concentración de solutos, se haría hipertónica respecto a las células; como consecuencia se originan pérdida de agua y deshidratación (plasmólisis).De igual forma, si los líquidos extracelulares se diluyen, se hacen hipotónicos respecto a las células. El agua tiende a pasar al protoplasma y las células se hinchan, volviéndose turgentes, pudiendo estallar (en el caso de células vegetales la pared de celulosa lo impediría) por un proceso de turgencia.

Los procesos activos aluden al movimiento de moléculas pequeñas o iones, se realiza en contra del gradiente de concentración o del potencial electroquímico, a través de proteínas transmembranales y precisa de aporte externo de energía. Se divide en dos grandes procesos endocitosis y exocitosis.

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen cuatro tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada por receptor, exocitosis.

Transporte activo de bomba de potasio

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen cuatro tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada por receptor, exocitosis.

Fagocitosis

En este proceso, la célula crea unas proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos, que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa.

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen cuatro tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada por receptor, exocitosis.

Pinocitosis

En este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula. De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen cuatro tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada por receptor, exocitosis.

Endocitosis mediada por receptor

Este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad de que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Una vez formada la vesícula endocítica, está se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor. Los receptores son separados y devueltos a la membrana, mientras que el ligando se fusiona con un lisosoma siendo digerido por las enzimas de este último. Aunque este mecanismo es muy específico, a veces moléculas extrañas utilizan los receptores para penetrar en el interior de la célula. Así, el VIH (virus de la inmunodeficiencia adquirida) entra en las células de los linfocitos uniéndose a unas glicoproteínas llamadas CD4 que están presentes en la membrana de los mismos.

Endocitosis

Es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen cuatro tipos de endocitosis: fagocitosis, pinocitosis, endocitosis mediada por receptor, exocitosis.

Exocitosis

Movimiento de materiales hacia el exterior de una célula. Éste ocurre cuando la membrana plasmática encierra el material en un saco membranoso o vacuola que transporta la sustancia al exterior de la célula a través de la membrana.

Alumno: