TRANSPORTE CELULARActivo y Pasivo

Andres Rocha

2012

INTRODUCCION

En la siguiente antologia vamos a hablar sobre el tema de transporte celular, que es a grandes rasgos el transporte materiales necesarios por una celula asi como de deshecho. Mencionaremos los tipos de transporte e incluiremos un glosario al final para obtener los significados de diferente palabras.

TRANSPORTE CELULAR

Se le puede llamar transporte celular al movimiento constante de las sustancias en ambas direcciones, a través de la membrana celular.

Es el mecanismo mediante el cual entran a la célula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares.

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 activo: es el movimiento de materiales a través de la membrana, usando energía.

Transporte pasivo: es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular que no requiere energía celular.

TRANSPORTE CELULAR PASIVO O DIFUSION

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 (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico).

En el transporte celular pasivo la célula no gasta energia y lo realiza por Difusión Simple, Difusión Facilitada y Ósmosis.

Difusion Simple

La membrana celular, en general, se encuentra constituida por fosfolípidos, los cuales están formados por una cabeza polar hidrofílica (fosfato cargado eléctricamente) y dos colas apolares e hidrofóbicas (ácidos grasos). De acuerdo con las propiedades de los fosfolípidos estos se organizan formando una bicapa lípidica, la cual se constituye en una barrera de protección y proceso de intercambio de sustancias con el medio externo.

La membrana celular limita el intercambio de moléculas o sustancias, puesto que presenta una permeabilidad selectiva que interviene en los procesos de transporte, los cuales pueden ser de carácter activo o pasivo. Dentro del transporte pasivo se

encuentra el paso de moléculas por difusión simple y facilitada (canales o poros), que se da debido a la diferencia de concentraciones en el interior y exterior de la membrana, generando un gradiente de concentración proporcional al flujo neto, razón por la cual no requiere energía adicional. El transporte activo, a diferencia del pasivo, se presenta a través de transportadores, los cuales requieren de energía para transportar moléculas a través de la membrana aún en contra del gradiente de concentración, un ejemplo de ello, son las proteínas que hacen parte de las membranas celulares, estas utilizan la energía proporcionada por el ATP o por los carbohidratos de la membrana para transportar moléculas.

Difusion 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 rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo

Osmosis

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.

TRANSPORTE CELULAR ACTIVO

Es el mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de menor concentracion a otras de mayor concentracion. Es un proceso que requiere de energía,llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de partículas es un proceso el energía-requerir que mueve el material a través de una membrana de la célula y sube el gradiente de la concentración. La célula utiliza transporte activo en tres situaciones: cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración, cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables, y cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.

Este es donde la celula si gasta energia y lo realiza por Endocitosis y Exocitosis.

En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) 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.

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:

▪ 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.

Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo especifica, captura macromoleculas especificas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en

las membrana plasmatica(especificas). Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesiculas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.

La endocitosis es un proceso celular, por el que la célula introduce en su interior moléculas grandes o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse e incorporarse al citoplasma.

Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis. La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo.

La endocitosis es por ejemplo el método que utilizan las neuronas para recuperar un neurotransmisor liberado en la brecha sináptica, para ser reutilizado. Sin este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas.

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.

La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan su contenido. Esto sucede cuando llega una señal extracelular.

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.

Neurona A (transmisora) a neurona B (receptora)1. Mitocondria2. Vesícula sináptica con neurotransmisores3. Autoreceptor4. Sinapsis con neurotransmisores liberados (Serotonina)5. Receptores Post-sinápticos activados por neurotransmisores (inducción de un Potencial postsináptico)6. Canal de calcio7. Exocitosis de una vesícula8. neurotransmisor recapturado.

GLOSARIO

Osmosis: es un fenómeno físico-químico relacionado con el comportamiento del agua como solvente de una solución ante una membrana semipermeable para el solvente (agua) pero no para los solutos. Tal comportamiento entraña una difusión simple a través de la membrana, sin "gasto de energía". La ósmosis es un fenómeno biológico importante para la fisiología celular de los seres vivos.

Isotónica: Medio o solución en el cual la concentración de soluto es la misma fuera y dentro de una célula.

Hipotónico: Una solución hipotónica, denominada también hipotona es una solución con baja concentración de soluto.

Hipertónico: Una solución hipertónica es aquella que tiene mayor concentración de soluto en el medio externo y la célula pierde agua (H2O) debido a la diferencia de presión osmótica; la célula puede llegar a morir por deshidratación.

Citólisis: Es el proceso por el cual la célula se rompe, es decir, que su membrana celular se descompone, perdiéndose su material genético y deteniéndose sus procesos vitales.

Crenación: Es la contracción de las células de los animales, particularmente los globulos rojos en una solución hipertónica, debido a la pérdida de agua a través de ósmosis. Este encogimiento provoca el detenimiento de las funciones propias de la célula. Esto puede llevar a que la célula no tenga un buen funcionamiento e incluso muera.

Plasmólisis: (Plas-m Liquido constituyente; Lysis descomposición). En los vegetales, la semipermeabilidad de la membrana citoplasmática y la permeabilidad de la pared celular originan, entre otros, el fenómeno de plasmólisis.Gradiente electroquímico: Es una variación espacial tanto del potencial eléctrico como de la concentración de sustancia a través de una membrana.

ATP: A modo de ejemplo es la moneda corriente de las células para obtener la energía necesaria para la síntesis de sus moléculas tales como lípidos, proteínas etc. también lo ocupa y es en primer lugar para desarrollar las funciones vitales de las células, como la respiración, la fagocitosis, endocitosis y pinocitosis.

Potasio: Es un elemento químico de la tabla periódica cuyo símbolo es K (del latín Kalium) y cuyo número atómico es 19. Es un metal alcalino, blanco-plateado que abunda en la naturaleza, en los elementos relacionados con el agua salada y otros minerales. Se oxida rápidamente en el aire, es muy reactivo, especialmente en agua, y se parece químicamente al sodio. Es un elemento químico esencial.

Axoplasma: Es como se denomina en biología al citoplasma contenido dentro del axón. El axoplasma es un fluido viscoso dentro del cual se encuentran neurotúbulos, neurofilamentos, mitocondrias, gránulos y vesículas.segundo mensajero: Toda molécula que transduce señales extracelulares corriente abajo en la célula, hasta inducir un cambio fisiológico en un efector, como, por ejemplo, una kinasa o un factor de transcripción.

Contracción muscular: es el proceso fisiológico en el que los músculos desarrollan tensión y se acortan o estiran (o bien pueden permanecer de la misma longitud) por razón de un previo estímulo de excitación.

Expresión génica: es el proceso por medio del cual todos los organismos procariotas y eucariotas transforman la información codificada en los ácidos nucleicos en las proteínas necesarias para su desarrollo y funcionamiento.

CONCLUSION

El proceso de transporte celular es muy importante y como se explico en su definición, se necesita un constante trafico de entrada y de salida de las celulas para que un organismo pueda funcionar. Vimos que que el transporte se divide en dos tipos que son pasivo y activo. Cada uno tiene sus formas en que se realizan. El pasivo es en el que no se necesita energia y se hace de tres distintas formas; simple, facilitada y osmosis. El transporte activo necesita energia y se puede realizar de dos formas; endocitosis y exocitosis. En este ultimo caso, es muy importante pues de ella depende el funcionamiento del sistema nervioso central.