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UNIVERSIDAD AUTONOMA DE YUCATAN
FACULTAD DE QUIMICA
FARMACOLOGIA I
TRANSPORTE TRANSMEMBRANA
QUINTO SEMESTRE
RAUL MANZANILLA RIVAS
Transporte a través de la membrana celular
La célula necesita este proceso porque es importante para esta expulsar de su interior los
desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, gracias a la
capacidad de la membrana celular que permite 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 o difusión
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. El proceso celular
pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración
a otro de menor concentración
Difusión facilitada
Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de
la membrana y demasiado insolubles en lípidos como para poder difundir a través de la
capa de fosfolípidos. 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 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:
o
o
o
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
La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita la difusión de la glucosa
hacia el interior de las células, disminuyendo su concentración en la sangre. Esto
explica el porqué la ausencia o disminución de la insulina en la diabetes mellitus
aumenta los niveles de glucosa en sangre al mismo tiempo que obliga a las células a
utilizar una fuente de energía diferente de este monosacárido
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
un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones.
De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. La función de la
osmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto
de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis 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. Se
relaciona con el movimiento browniano.
Ósmosis en una célula animal
o
o
o
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 elimina agua y se arruga llegando a
deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.
Ósmosis en una célula vegetal
o
o
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.
Turgencia: Fenómeno que se da en las células vegetales, en la cual aumenta el agua en
la vacuola, aumenta el volumen de la célula y la pared va a dar contención impidiendo
que la célula se rompa.
o
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
Plasmólisis: Se libera agua, disminuye el agua en la vacuola y disminuye el volumen
celular. Se separa la Membrana Plasmática de la pared celular.
Transporte activo
Consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración, para
lo cual se requiere un gasto energético.
Transporte celular activo
En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un
gradiente de H+ 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 o en contra un gradiente
eléctrico de presión 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
para formar ADP o AMP con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta
energía. Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:
o
o
o
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
Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio
Se encuentra en todas las células del organismo, encargada de transportar los iones
potasio que logran entrar a las células hacia el interior de éstas, dando una carga interior
negativa y al mismo tiempo bombea iones sodio desde el interior hacia el exterior de la
célula sin embargo el número de iones Na + no sobrepasa al de iones con carga negativa
dando por resultado una carga interna negativa. 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.
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
o
Bomba de calcio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células
eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico hacia el exterior de la
célula, gracias a la energía proporcionada por la hidrólisis de ATP, con la
finalidad de mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas
diez mil veces menor que en el medio externo, necesaria para el normal
funcionamiento celular. Se sabe que las variaciones en la concentración
intracelular del Ca2+) 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.
Transporte en masa
Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por dos
mecanismos:
Endocitosis
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior
moléculas grandes o partículas, englobándolas en una invaginación de su membrana
citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se
incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un
lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.
Existen dos procesos:
o
o
Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante pequeñas
vesículas.
Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en
grandes vesículas que se desprenden de la membrana celular.
Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo especifica, captura
macromoléculas especificas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en
las membrana plasmática. Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y
las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser
un proceso rápido y eficiente.
Exocitosis
Es la expulsión de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con la
membrana celular.
La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se
fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido.
La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de
excreción como en la función endocrina.
También interviene la exocitosis en la secreción de un neurotransmisor a la brecha
sináptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. La
secreción química desencadena una despolarización del potencial de membrana, desde
el axón de la célula emisora hacia la dendrita de la célula receptora. Este
neurotransmisor será luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. Sin este
proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas.