TRANSPORTE
DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS
Los mecanismos
que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas
son esenciales para la vida y la comunicación de las células.
Para ello, la célula dispone de dos procesos:
- Transporte
pasivo: cuando no se requiere energía para que la sustancia
cruce la membrana plasmática
- Transporte
activo: cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía
pasa hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular
TRANSPORTE
PASIVO
Los mecanismos
de transporte pasivo son:
- Difusión
simple
- Osmosis
- Ultrafiltración
- Difusión
facilitada
Difusión
Simple
Las moléculas
en solución están dotadas de energía cinética
y, por tanto tienen movimientos que se realizan al azar. La difusión
consiste en la mezcla de estas moléculas debido a su energía
cinética cuando existe un gradiente de concentración,
es decir cuando en una parte de la solución la concentración
de las moléculas es más elevada. La difusión
tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las
partes y será tanto más rápida cuanto mayor sea
energía cinética (que depende de la temperatura) y el
gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño
de las moléculas.
Algunas
sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono,
esteroides, vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de
pequeño peso molecular atraviesan la membrana celular por
difusión, disolviendose en la capa de fosfolípidos.
Algunas
sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana
plasmática por difusión, pero empleando los canales
constituídos por proteínas integrales llenas de agua.
Algunos ejemplos notables son el Na+, K+,
HCO3, Ca++, etc. Debido al pequeño
tamaño de los canales, la difusión a través
de estos es mucho más lenta que a través de la bicapa
fosfolipídica
Osmosis
- Es
otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente
- el agua en el caso de los sistemas biológicos - pasa selectivamente
a través de una membrana semi-permeable. La membrana de las
células es una membrana semi-permeable ya que permite el
paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales.
Si la concentración de agua es mayor (o lo que es lo mismo
la concentración de solutos menor) de un lado de la membrana
es mayor que la del otro lado, existe una tendencia a que el agua
pase al lado donde su concentración es menor.
El movimiento
del agua a través de la membrana semi-permeable genera un
presión hidrostática llamada presión osmótica.
La presión osmótica es la presión necesaria
para prevenir el movimiento neto del agua a través de una
membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes
concentraciones.
La
ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto
de las diferentes concentraciones de agua sobre la forma de las
células. Para mantener la forma de un célula, por
ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución
isotónica, lo que quiere decir que la concentración
de agua de esta solución es la misma que la del interior
de la célula. En condiciones normales, el suero salino normal
(0.9% de NaCl) es isotónico para los hematíes.
Si los hematíes
son llevados a una solución que contenga menos sales (se
dice que la solución es hipotónica), dado que
la membrana celular es semi-permeable, sólo el agua puede
atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la
solución hipotónica, el agua entra en el hematíe
con lo que este se hincha, pudiendo eventualmente estallar (este
fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis.
Por el contrario,
si los hematíes se llevan a una solución hipertónica
(con una concentración de sales superior a la del hematíe)
parte del agua de este pasará a la solución produciéndose
el fenómeno de crenación y quedando los hematíes
como "arrugados".
Ultrafiltración
En
este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan
a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática.
El movimiento es siempre desde el área de mayor presión
al de menos presión. La ultrafiltración tiene lugar
en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la presión
arterial generada por el corazón. Esta presión hace
que el agua y algunas moléculas pequeñas (como la urea,
la creatinina, sales, etc) pasen a través de las membranas
de los capilares microscópicos de los glomérulos para
ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas
como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas
de los capilares y son retenidas en la sangre.
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.
Esta sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática
mediante el proceso de difusión facilitada, con la
ayuda de una proteina 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 kinasa (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 rápidez 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 porque 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
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