La célula necesita expulsar de su interior los desechos del metabolismo y adquirir nutrientes del líquido extracelular, esto es pòsible a la capacidad de la membrana celular que permite el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias.
Nota: (El metabolismo es el conjunto de reacciones y procesos físico-químicos que ocurren en una célula. Estos complejos procesos interrelacionados son la base de la vida a nivel molecular, y permiten las diversas actividades de las células: crecer, reproducirse, mantener sus estructuras, responder a estímulos, etc)
El transporte pasivo ocurre a favor del gradiente de concentración (electroquímica) y dependiendo de la naturaleza química del soluto, este pasará a través del componente lipídico o proteico de la membrana.
Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:
El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, durante el cual no hay gasto de energía que aporta la célula, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica
Gradiente de concentración; las moléculas pasan de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor.
Por ejemplo: ¿Cuándo una persona esta fumando en un salón, donde hay más personas, las partículas del humo del cigarrillo están en suspensión y se van esparciendo poco a poco hasta que las personas restantes empiezan a respirarlo, es decir, las partículas del humo se mueven desde donde están más concentradas (el fumador) hacia donde hay menos (tú).
El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico).
Si la partícula es de un tamaño pequeño pasará a través de la membrana sin mayores problemas. Algunas sustancias pasan al interior o al exterior de las células concentración a una de menor concentración sin requerir gasto de energía. La difusión implica, no sólo el movimiento al azar de las partículas hasta lograr la homogénea distribución de las mismas.
La difusión simple, ingresa moléculas apolares como oxígeno (O2), el dióxido de carbono. (CO 2) y el Nitrógeno (N2) las sustancias se mueven siguiendo su tendencia natural, de mayor a menor concentración, y no necesitan aporte de energía.
Supongamos que acabas de ver una película, al salir de la sala de cine tu salida resulta un proceso pasivo dado que tu movimiento es, en parte, facilitado por el resto de las otras personas que empujan en el mismo sentido: la salida.
La difusión facilitada es el movimiento de moléculas más grandes que no pueden pasar a través de la membrana plasmática y necesita ayuda de una proteína u otros mecanismos (exocitosis) para pasar al otro lado. También se llama difusión mediada por portador porque la sustancia transportada de esta manera no suele poder atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude.
Nota: (Las proteínas son macromoléculas ellas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomoléculas). Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia y/o actividad de este tipo de sustancias.
Son proteínas casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes; muchas hormonas, reguladores de actividades celulares; la hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre; los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes extraños; los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada; la actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción; el colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.).
Transporte activo
Imaginemos que olvidaste tu bufanda regalona en la sala de cine, en estas circunstancias debes volver y avanzar con esfuerzo en dirección opuesta para recuperarla, deberás empujar a muchas personas que vienen saliendo. La energía que ocuparás será mayor a la que usarte en tu salida del cine.
El transporte activo consiste en el transporte de sustancias en contra de un gradiente de concentración, para lo cual se requiere un gasto energético.
Si la célula para captar o eliminar sustancias en contra de su gradiente de concentración, mantiene una composición intracelular y extracelular deferente. Dado que el movimiento de las partículas se dirige desde la región de menor concentración hacia la más concentrada, la célula debe gastar energía.
El ATP aporta la energía necesaria para este proceso al degradarse a ADP y fosfato inorgánico.
El transporte activo que se da en las células nerviosas y que se conoce como bomba de sodio/ potasio.
El transporte activo de potasio y sodio (con gasto de ATP) le permite a las neuronas su funcionamiento en el sistema nervioso.
El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración (Gradiente químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión (gradiente electroquímico), 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 (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía.
Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:
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 (H+).
Bomba de calcio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) 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+ (segundo mensajero) 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 de macromoléculas o partículas
Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por :
Endocitosis: La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes (macromoléculas) o partículas, englobándolas en una invaginación de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular e incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.
Existen dos procesos:
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 (fagosomas) que se desprenden de la membrana celular
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 (u otra parte) 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
VER animación
El transporte a través de las membranas celulares se clasifica en dos grupos:
· No mediado por la membrana
· Mediado por la membrana.
Transporte no mediado es el paso de una sustancia impulsada por una fuerza física.
Transporte mediado es el paso de una sustancia impulsada por una fuerza no física, es decir, requiere de energía metabólica.
Las moléculas pueden cruzar la membrana por difusión, que es un proceso debido al movimiento al azar de las moléculas. La rapidez del movimiento depende de las diferencias de concentración que hay entre las dos caras de la membrana, de naturaleza física – química de la sustancia que difunde (tamaño, carga eléctrica, grupos funcionales) y de otros factores propios de la membrana misma.
La membrana celular es muy permeable al agua. El paso se llama osmosis
La condición para que la célula no cambie de volumen es que la presión en el interior sea igual a la del exterior.
Si alguna presión en el interior varía, pasará agua a través de la membrana con el consiguiente cambio de volumen celular. La presión que gobierna el paso del agua es la presión osmótica, dada por la expresión:
Presión osmótica = R TC
R = Constante de los gases 0,082 Atm. Litro. Atm
°K mol
T = Temperatura absoluta (° K)
C = Concentración molar (mol / litro)
¿Qué pasará con el volumen de una célula al ponerla en una solución de una sustancia que no pasa por la membrana celular y cuya concentración sea:
a) mayor que la intracelular.
b) Igual que la intracelular
c) Menor que la intracelular
Cuando deja de variar el volumen.
¿Qué pasaría si la membrana deja pasar libremente las moléculas de la solución externa?
CUESTIONARIO:
1) ¿Qué es una membrana biológica?
La membrana biológica es una superficie que separa la membrana del medio ambiente.
2) ¿Cómo está constituida una membrana biológica?
Una membrana biológica está constituida por proteínas y lípidos.
3) ¿Qué funciones cumplen las membranas? Enúncielas y dé una pequeña explicación de cada una con un ejemplo.
La función de la membrana es controlar el paso de sustancias que entran y salen de la célula y permite la captación selectiva de nutrientes y la eliminación de productos de desecho, permitiendo el paso de sustancias solubles en lípidos.
Ejemplo: alimentos y desechos.
4) Sugiera una actividad con la que pueda evidenciar la presencia de la membrana.
Experimentado con agua (H20) o lípido.
5) Averigüe el significado de los siguientes términos:
Difusión, Osmosis, hipotonía, Isotenía, Hipertonía, Osmolaridad, diálisis.
Difusión: Distribución de una sustancia o agente por todos los tejidos por circulación o asimilación.
Osmosis: Difusión de líquidos de diferente concentración a través de una membrana o tabique, es un fenómeno doble de endosismosis y examosis.
Hipotonía: Estado de un líquido cuya concentración molecular es menor que la del sucro de la sangre.
Isotenía: Igualdad de presión osmótica entre dos soluciones.
Hipertonía: Estado de un líquido cuya concentración molecular es mayor que la del sucro de la sangre.
Diálisis: Separación por osmosis de las sustancias coloides y cristocoloides de una mezcla.
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