Transporte de y hacia la célula

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Movimiento del agua y los solutos | Contenidos

La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los sucesos que acontecen es necesario refrescar los conceptos de potencial de agua, difusión y ósmosis.

El potencial de agua es la tendencia del agua a moverse de un área de mayor concentración a una de menor concentración. Las moléculas de agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energía potencial entre el punto donde se encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presión y la gravedad son dos de los orígenes de este movimiento.

Recuerde por ejemplo el ciclo hidrológico en el cual el agua fluye de las partes altas a las bajas, al igual que el agua de lluvia cae de las nubes, y para volver a formar parte de ellas es necesario que el sol la evapore. La energía es necesaria tanto para mantener este ciclo, como para llevar el agua a una zona alta.

La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta concentración a una de baja concentración. Dado que las moléculas de cualquier sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura esta por encima de cero absoluto (0 grados Kelvin o -273 grados C), existe una disponibilidad de energía para que las mismas se muevan desde un estado de potencial alto a uno de potencial bajo. La mayoría de las moléculas se mueven desde una concentración alta a una baja, es decir el movimiento neto es desde altas concentraciones a bajas concentraciones. Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema.

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Modificado de: http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_13.html.

Células y Difusión | Contenidos

El agua, el anhídrido carbónico y el oxígeno se encuentran entre las pocas moléculas simples que pueden cruzar la membrana celular por difusión (o un tipo de difusión llamado ósmosis ). La difusión constituye una de las principales formas de movimiento de sustancias entre las células y una de las formas en que las pequeñas moléculas cruzan la membrana celular. El intercambio de gases en branquias y pulmones es consecuencia de fenómenos de difusión. El anhídrido carbónico se regenera constantemente dado que es producido en las células como consecuencia de fenómenos metabólicos, y como la fuente está en el interior de la célula, el flujo neto del CO2 es hacia el exterior de la célula. Los procesos metabólicos, requieren usualmente oxígeno, cuya concentración es mayor en el exterior de la célula, por lo tanto su flujo neto es hacia el interior.

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Por ósmosis se conoce al fenómeno de difusión de agua a través de una membrana semipermeable (o de permeabilidad diferencial o de permeabilidad selectiva). Ejemplos de ese tipo de membrana son la membrana celular, como así también productos como los tubos de diálisis y las envolturas de acetato de celulosa de algunas salchichas. La presencia de solutos decrece el potencial de agua de una sustancia, por lo tanto existe más agua por unidad de volumen en un vaso de agua corriente que en el volumen equivalente de agua de mar. En una célula, que posee organelas y moléculas grandes, la dirección del flujo del agua es, generalmente, hacia el interior de la célula.

Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula, contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua). Las hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en otras palabras, mayor potencial de agua). Las soluciones isotónicas tienen concentraciones equivalentes de sustancia y, en este caso, al existir igual cantidad de movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo.

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Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir un medio interno isotónico. Esto elimina los problemas asociados con la pérdida o ganancia de agua desde y hacia las células. Estamos hablando por supuesto de una de las claves de la homeostasis.

Organismos unicelulares como Paramecium, y otros organismos de vida libre en agua dulce, tienen el problema de que son usualmente hipertónicos con relación a su medio ambiente. Por lo tanto el agua tiende a fluir a través de la membrana hinchando a la célula y eventualmente rompiéndola, hecho molesto para cualquier célula. Una vacuola contráctil es la respuesta del Paramecium a este problema, si bien el bombear agua hacia exterior de la célula requiere energía ya que trabaja contra un gradiente de concentración.

Transporte Activo y Pasivo | Contenidos

Para el transporte pasivo no se requiere que la célula gaste energía. Entre los ejemplos de este tipo de transporte se incluyen la difusión de oxígeno y anhídrido carbónico, la ósmosis del agua y la difusión facilitada.

El transporte activo, en cambio, requiere por parte de la célula un gasto de energía que usualmente se da en la forma de consumo de ATP. Ejemplos del mismo son el transporte de moléculas de gran tamaño (no solubles en lípidos) y la bomba sodio-potasio .

Transporte asistido por transportadores (carriers) | Contenidos

El transporte por parte de las proteínas integradas en la membrana celular es por lo general altamente selectivo en lo que se refiere a los productos químicos que permiten pasar. Algunas de esas proteínas pueden mover material a través de la membrana solo cuando acontece un fenómeno de gradiente de concentración, este tipo de transporte asistido por "carriers" se denomina difusión facilitada. Tanto la difusión como la difusión facilitada son motorizadas por la energía potencial derivada de las diferencias de concentración en el gradiente de concentración. La glucosa entra en la mayor parte de las células por difusión facilitada. Parece existir un número limitado de proteínas transportadoras de glucosa. El rápido consumo de la glucosa por la célula (por la tan conocida glicólisis) mantiene el gradiente de concentración. Sin embargo, cuando la concentración externa de glucosa aumenta, la velocidad de transporte no excede cierto límite, sugiriendo una limitación en el transporte.

En el caso del transporte activo, las proteínas transportadoras deben mover moléculas contra un gradiente de concentración. Por ejemplo en la bomba de sodio-potasio de las células nerviosas el Na⁺ es mantenido a bajas concentraciones en el interior de las células y el K⁺ a altas concentraciones. Las concentraciones están invertidas en el exterior de las células.

Cuando se propaga un mensaje nervioso los iones pasan a través de la membrana transmitiendo el mensaje. Luego de este proceso, los iones deben ser transportados activamente a la "posición de partida" a lo largo de la membrana. Cerca de un tercio del ATP utilizado por un animal en reposo se consume para mantener la bomba Na-K.

Tipos de transporte de moléculas | Contenidos

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Los transportadores tipo "uniport" llevan un soluto por vez en cambio los "symport" transportan el soluto y co-transportan otro al mismo tiempo y en la misma dirección. En cambio los "antiport" transportan soluto hacia el interior (o exterior) y co-transportan soluto en la dirección opuesta. Uno entra y el otro sale o vice-versa.

Transporte mediado por vesículas | Contenidos

Las vesículas y vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula. Se aplica el término exocitosis cuando el transporte es hacia fuera de la célula.

Modificada de http://www.stanford.edu/group/Urchin/GIFS/exocyt.gif.
Note como la vesícula a la izquierda se fusiona con la membrana celular que se encuentra a la derecha y expulsa su contenido hacia el exterior de la célula.

En la endocitosis las moléculas hacen que la membrana celular se invagine y luego forme una vesícula que se dirige al interior. La fagocitosis es un tipo de endocitosis en la cual se incorpora una partícula completa (por ejemplo una bacteria). En la pinocitosis se incorpora un líquido. En la endocitosis mediada por receptor el material a ser transportado se "pega" a receptores específicos de la membrana, un ejemplo de ello es transporte de lipoproteínas.

Modificado de: http://whfreeman.com/life/update/chap04.html.

Enlaces | Contenidos

	Transporte en la membrana. http://www.arrakis.es/~lluengo/transporte.html
	Membrana citoplasmica. Transporte de nutrientes el transporte en los procariotas http://www.ugr.es/~eianez/Microbiologia/07_Micro.html
	MOVIMIENTO DE LOS FLUIDOS Y LIQUIDOS DISUELTOS EN EL CUERPO http://www.iqb.es/fisio/cap1/Cap1_1.htm
	Transporte de aminoácidos en vegetales http://www.ciencias.uma.es/publicaciones/encuentros/ ENCUENTROS37/transporte.html
	TSi Ud. desea saber algo sobre transporte al nivel del núcleo ceular.. http://www.bio.ub.es/~mreina/doctorado/nucleo.htm
	MIT Hypertextbook: Membrane Transport Mechanisms: http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/cb/membranes/transport.html
	MIT Hypertextbook: Membranes: http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/cb/membranes/intro.html
	Equilibrium Dialysis Experiment: http://131.183.61.190/eqDial/Intro

Glosario | Contenidos

	ATP (adenosín trifosfato): El principal producto químico utilizado por los sistemas vivientes para almacenar energía, consiste en un una base (adenina) unida a un azúcar (ribosa) y a tres fosfatos.
	Bomba sodio-potasio: El mecanismo que, usando la energía del ATP, retorna a la distribución original las concentraciones de sodio y potasio a lo largo de membrana luego de la transmisión del impulso nervioso
	Difusión: El movimiento espontáneo de partículas desde un área de alta concentración a un área de baja concentración
	Endocitosis: (del griego endon = dentro; kytos = célula): La incorporación de material desde el exterior de la célula hacia el interior por la formación, en la membrana plasmática, de una vesícula que rodea al material en manera tal que la célula lo pueda incorporar. Incluye 1) fagocitosis 2) pinocitosis 3) endocitosis mediada por receptor
	Exocitosis: El proceso en el cual una vesícula primero se fusiona con la membrana plasmática y luego se abre y libera su contenido al exterior.
	Fagocitos: (del griego phagos = comilón; kytos = célula): literalmente "célula comilona" deriv. fagocitosis, forma de endocitosis en la cual la célula rodea a partículas sólidas, bacterias o virus que son introducidas para su destrucción.
	Fagocitosis: Una forma de endocitosis en la cual células sanguíneas (los fagocitos) engloban partículas (entre otras, bacterias)
	Glicolisis: El proceso metabólico universal del mundo celular en el cual la glucosa (6 carbonos) se rompe en dos moléculas de piruvato (tres carbonos) y en el proceso se produce ATP y NADH.
	Homeostasis: (del griego homos = mismo o similar, stasis = estar): La capacidad de mantener relativamente constante el medio interno
	Osmosis: (del griego osmos = impulso) movimiento de las moléculas de agua a través de una membrana en respuesta a diferencias en la concentración de los solutos. El agua se mueve de áreas de alta concentración de agua/ baja concentración de solutos a áreas de baja concentración de agua/alta concentración de solutos. Movimiento del agua a través de una barrera semipermeable, como la membrana celular, desde un alto potencial de agua a un bajo potencial de agua.
	Transporte activo: Transporte de moléculas contra un gradiente de concentración (de regiones de baja concentración a regiones de alta concentración) con ayuda de proteínas de la membrana celular y energía proveniente del ATP.
	Transporte pasivo: Difusión a través de la membrana plasmática sin gasto energético por parte de la célula
	Vacuolas: Espacios rodeados por membrana que en la mayor parte de las células animales y vegetales remueven productos de desecho o almacenan productos alimenticios.
	Vesículas: Pequeños espacios rodeados por membrana que en la mayor parte de las células animales y vegetales transportan macromoléculas hacia el exterior e interior de la célula y entre las organelas celulares.

Traducción, redacción y diagramación a cargo de :

Dr. Jorge S. Raisman, lito@unne.edu.ar
Dra. Ana María Gonzalez, amgonza@unne.edu.ar

Traducido y modificado localmente, página original: http://www.140.198.160.119/bio/bio181/BIOBK/BioBookCELL1.html

Actualizado en Febrero del 2000.

Reproducción autorizada únicamente con fines educativos citando su origen.
Se agradecen comentarios y sugerencias.