La bicapa lipídica de la membrana actúa
como una barrera que separa dos medios acuosos, el medio donde
vive la célula y el medio interno celular.
Las
células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho
procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana
presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas
moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no
lipófilas. Entonces, la mayor parte de los iones y moléculas solubles en agua
son incapaces de cruzar de forma espontánea esta barrera, y precisan de la
concurrencia de proteínas portadoras especiales o de canales proteicos. De este
modo la célula mantiene concentraciones de iones y moléculas pequeñas distintas
de las imperantes en el medio externo.
El
paso a través de la membrana posee dos modalidades:Una pasiva, sin gasto de energía, y otra activa , con consumo de energía.
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- Pasaje pasivo. Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este transporte puede darse por:
- Difusión simple . Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteícos.
A) Difusión
simple a través de la bicapa (1). Así entran moléculas lipídicas como las
hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos
liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno, el CO2 y el nitrógeno
atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el etanol
y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La
difusión del agua recibe el nombre de ósmosis
B) Difusión
simple a través de canales (2).Se realiza mediante las denominadas
proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas
de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está
regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores
u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la
proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la
apertura del canal.
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Y aquí está el proceso en animación
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C) Difusión
facilitada (3) o Transporte pasivo . Permite el transporte de pequeñas
moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos como la glucosa, etc, que al
no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas
trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínas reciben el nombre de
proteínas transportadoras o permeasas (ver 6to año) que,
al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que
arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.
- Pasaje activo, se produce pasaje de sustancias en contra del gradiente
El transporte activo (4). En este proceso también actúan proteínas de
membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado
de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del
gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba
de Ca.
- La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.
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Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el
exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El
transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De
hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen ( y
las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.
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Los científicos en las ultimas décadas para estudiar mejor el comportamiento de la permeabilidad iónica de las células de los organismos vivos, han recurrido al manejo de los ionóforos. Se trata de pequeñas moléculas hidrofóbicas sintetizadas, que sirven como herramienta para incrementar la permeabilidad de las membranas celulares a determinados iones inorgánicos (ver 6to año).
Otro mecanismo
llamado Transporte en Masa, que consiste en la formación
de pequeñas vesículas de membrana que se incorporan a la membrana plasmática o
se separan de ella, permite a las células animales transferir macromoléculas y
partículas aún mayores a través de la membrana.
- Endocitosis: entrada de materia a la célula
- Fagocitosis: es la incorporación de sustancias de gran tamaño (proteínas, microorganismos, restos celulares, etc.) Ej: globulos blancos.
- Picnositosis cuando se trata de incorporación de partículas líquidas.
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- Endositosis medida por receptor: se trata de grandes moléculas del medio, seleccionadas por reconocimiento específico.
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- Exocitosis: salida de material de la célula
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- Secreción
- Excreción
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