TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR I.
INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo de transporte a través de la membrana hemos considerado considerado tres aspectos: transporte pasivo, transporte activo y transporte de masa. En el cual el transporte pasivo se realiza a favor de una gradiente de concentración o de potencial electroquímico y no necesita aporte eterno de energía! t ambién el transporte pasivo se divide en : di"lisis, difusión simple, difusión facilitada y osmosis. #a di"lisis viene a ser la separación de sales en las proteínas, la difusión facilitada sucede por que las moléculas son m"s grandes o insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de la membrana.
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Objetivos:
II I.
%nalizar el paso paso de sustancias sustancias a través de la membrana membrana celular. celular. &onocer el gasto de energía a través de los transportes de la membrana.
MATERIALES 'apelotes 'lumones &inta $m"genes #impia tipo
IV.
RESULTADOS
• Osmosis • Difusión simple • Difusión facilitada • Diálisis
Transporte activo V.
• Transporte activo primario • Transporte activo secundario
Transporte pasivo
• Endocitosis *Pinocitosis *Fagocitosis • Exocitosis
Transporte en masa
DISCUSIÓN
DEFINICION #a membrana celular es una estructura laminar formada principalmente por lípios y p!oteí"#s que recubre a las $%l&l#s y define sus límites, envuelve el citoplasma. 'ermite el intercambio entre la célula y el medio que la rodea. $ntercambia agua, gases y nutrientes, y elimina elementos de desecho. #as vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos b"sicos para las moléculas de peque(o tama(o son:
A' T!#"spo!te p#sivo( )e trata de un proceso que no requiere energía, pues las moléculas se desplazan espont"neamente a través de la membrana a favor del gradiente de concentración, es decir, desde una zona de alta concentración de solutos a otra zona de m"s baja concentración de solutos. %quellas moléculas peque(as y sin carga eléctrica como el oígeno, dióido de carbono y el alcohol difunden r"pidamente a través de la membrana mediante este mecanismo de transporte. El transporte pasivo puede ser mediante difusión simple y difusión facilitada. En el primero, la difusión de las sustancias es directamente a través de las moléculas de fosfolípidos de la membrana plasm"tica. * en el segundo, difusión facilitada, el transporte de las moléculas es ayudado por las proteínas de la membrana plasm"tica celular.+ay cuatro mecanismos de transporte pasivo:
A.) Ós*osis: #a 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 el punto en que hay mayor concentración de solvente al de menor concentración para igualar concentraciones en ambos etremos de la membrana bicapa fosfolipídica. e acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. #a función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. icho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras, la ósmosis 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.
Ós*osis e" &"# $%l&l# #"i*#l •
En un medio -isotónico, hay un equilibrio din"mico es decir, el paso constante de agua.
•
En un medio -hipotónico, la célula absorbe agua hinch"ndose y hasta el punto en que puede estallar dando origen a lacitólisis.
•
En un medio -hipertónico. #a célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.
Ós*osis e" &"# $%l&l# ve+et#l •
En un medio hipertónico, la célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la membrana plasm"tica se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis
•
En un medio isotónico, eiste un equilibrio din"mico.
En un medio hipotónico, la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia.
A.,. Di-&si" si*ple: consiste en la mezcla de moléculas en solución dotadas de energía cinética eiste un gradiente de concentración, es decir cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es m"s elevada. #a difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y ser" tanto m"s r"pida cuanto mayor sea energía cinética -que depende de la
temperatura y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tama(o de las moléculas. %lgunas sustancias como el agua, el oígeno, dióido de carbono, esteroides, atraviesan la membrana celular por difusión, disolviéndose en la capa de fosfolípidos. %lgunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana plasm"tica por difusión, pero empleando los canales constituidos por proteínas integrales llenas de agua. %lgunos ejemplos notables son el /a 0, 10, +&23, &a00, etc. ebido al peque(o tama(o de los canales, la difusión a través de estos es mucho m"s lenta que a través de la bicapa fosfolipídica
A./ Di-&si" -#$ilit##: transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador -proteína integral para que las sustancias atraviesen la membrana. )ucede porque las moléculas son m"s grandes o insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de la membrana. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del az4car. 5an pronto como la glucosa llega al citoplasma, una quinasa -enzima que a(ade un grupo fosfato a un az4car transforma la glucosa en glucosa676fosfato. e esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración eterior 8 interior favorece la difusión de la glucosa. #a difusión facilitada es mucho m"s r"pida que la difusión simple y depende: •
el gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana.
•
el n4mero de proteínas transportadoras eistentes en la membrana.
•
e la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.
A.0 Ult!#-ilt!#$i" o Di1lisis: En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrost"tica. El movimiento es siempre desde el "rea de mayor presión al de menos presión. #a ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los ri(ones y es debida a la presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas moléculas peque(as -como la urea, la creatinina, sales, etcétera pasen a través de las membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas en la orina. #as proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre.
B' T!#"spo!te #$tivo( En este caso, el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración y, por lo tanto, la célula requiere de un aporte energético -en forma de %5', molécula rica en energía. En el transporte activo participan proteínas transportadoras, que reciben el nombre de 9bombas9, y que se encuentran en la membrana celular, cuya función es permitir el ingreso de la sustancia al interior o eterior de la célula. En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a epensas de un gradiente de +0 -potencial electro6químico de protones previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis! por hidrólisis de %5' mediante %5' hidrolasas de membrana. El transporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de re6balanceo por hidratación. #os sistemas de transporte activo son los m"s abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariontes se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentración de nutrientes. #os sistemas de transporte activo est"n basados en permeasas específicas e inducibles. El modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte del soluto a4n no est" dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, eperimentan un cambio transformacional dependiente de energía que les hace perder dicha afinidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior celular. El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración -radiente químico o en contra un gradiente eléctrico de presión -gradiente electro6 químico, es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. 'ara desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del %5'. #as proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad %5'asa, que significa que pueden escindir el %5' -%denosin 5ri ;osfato para formar %' -dos ;osfatos o %<' -un ;osfato con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía. &om4nmente se observan tres tipos de transportadores:
•
U"ipo!t#o!es( son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.
•
A"tipo!t#o!es( incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simult"neamente transportan otra en sentido opuesto.
•
Si*po!t#o!es( son proteínas que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón -+ 0.
).T!#"spo!te #$tivo p!i*#!io =tiliza la energía del %5'
Bo*b# e N#2342( 5ransporta sodio al eterior de la célula y potasio al interior en contra de potencial electroquímico.
Bo*b# e C#,2( 5ransporta calcio al eterior de la célula. ,. T!#"spo!te #$tivo se$&"#!io5 t!#"spo!te #$opl#o o $ot!#"spo!te. 5ransporta dos o m"s moléculas, una de las cuales se mueve a favor del gradiente o de potencial electroquímico y la otra u otras en contra. #a que se mueve a favor de gradiente o de potencial electroquímico suministra la energía para transportar la otra u otras en contra del mismo. #as moléculas se pueden transportar en la misma dirección o en dirección contraria
I"te!$#*bi#o! N#23C#,2. En muchas células eiste un transportador que introduce sodio en la célula a favor de potencial electroquímico y etrae calcio en contra.
Cot!#"spo!te e N#23+l&$os#. En las células de la pared del intestino eiste un transportador que introduce sodio en la célula a favor del potencial electroquímico, e introduce glucosa en la célula en contra del gradiente de concentración.
C.LA ENDOCITOSIS
Es un proceso por el cual la célula introduce moléculas grandes o partículas, y
lo hace englob"ndolas en una invaginación de la membrana citoplasm"tica, formando una vesícula que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma. &uando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis. #a pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo. El mecanismo de e"o$itosis m"s com4n es la fagocitosis, este consiste en la introducción de una molécula de gran tama(o al medio intracelular. 'rimero la molécula se apoya en una zona de la membrana celular produciéndose una invaginación, al ingresar a la célula, la molécula queda envuelta en membrana plasm"tica dando lugar a una vesícula denominada fagosoma. El fagosoma
ser" digerido por los lisosomas, los org"nulos encargados de realizar la digestión celular. #a endocitosis es por ejemplo el método que utilizan las neuronas para recuperar un neurotransmisor liberado en el espacio sin"ptico, para ser reutilizado. )in este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas. El proceso contrario a la endocitosis es la eocitosis. Endocitosis y eocitosis son dos procesos que est"n regulados por la célula para mantener constante la membrana plasm"tica, ya que permiten su regeneración pues los fagosoma que contienen las moléculas fagocitadas se forman a partir de la membrana plasm"tica y cuando el proceso de digestión celular llevado a cabo por los lisosomas finaliza se lleva a cabo la ecreción celular por eocitosis recuper"ndose la membrana utilizada para la formación del fagosoma. #a vesícula formada se llama endosoma que fusionar" con un lisosoma donde se produce la digestión intracelular del contenido de esta. #as células que llevan a cabo la pinocitosis presentan una región en la membrana plasm"tica que est" recubierta por una proteína -la clatrina en su cara citosólica, de forma que cuando la molécula se deposita sobre esa región de membrana se forma un caparazón revestido que la rodea, posteriormente perder" ese revestimiento para poder ser digerida por los lisosomas. #as células fagociticas especializadas presentan receptores de membrana que cuando contactan con fragmentos celulares inducen la formación de pseudópodos que la recubren formando los fagosomas. 'osteriormente los lisosomas se fusionan con la pared de los fagosomas vertiendo sus enzimas hidrolíticas que act4an a p+ "cido-próimo a > y llevan a cabo la degradación de los fragmentos celulares.%quella parte que no puede ser digerida se eliminar" al eterior mediante eocitosis en el proceso conocido como defecación celular. #a endocitosis mediada por clatrina se produce en todas las clases de células de mamíferos y cumple funciones importantes como la absorción de nutrientes y la comunicación intracelular. #a endocitosis mediada por clatrina es el principal mecanismo de internalización de macromoléculas y componentes de la membrana plasm"tica. #a endocitosis mediada por caveolina es un proceso regulado por complejos de se(alización a través de la 5'%asa. Esta vía es utilizada por patógenos para escapar de la degradación por enzimas lisosomales. #as caveolas son invaginaciones de la membrana en forma de botella, que tienen un tama(o entre >? y @?? nm, las cuales est"n revestidas por caveolina.
Eisten tres procesos: •
Pi"o$itosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante peque(as vesículas.
•
F#+o$itosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas -fagosomas que se desprenden de la membrana celular .
•
E"o$itosis *ei## po! !e$epto! o li+#"o( es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fij"ndose a través de
proteínas ubicadas en la membrana plasm"tica -específicas. D. LA E6OCITOSIS( Es un mecanismo donde se elimina ciertas macromoléculas en vesículas de secreción, las cuales al llegar a la membrana se fusionan con esta y vierten su contenido al medio etracelular. &omo la endocitosis y la eocitosis, consideran una participación activa de la membrana, ya sea cuando se incorporan o eliminan grandes moléculas, necesitan de un aporte energético en forma de %5'. Es la epulsión o secreción de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con la membrana celular. #a eocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasm"tica, liberando su contenido. #a eocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de ecreción como en la función endocrina. 5ambién interviene la eocitosis encargada de la secreción de un neurotransmisor a la brecha sin"ptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. #a secreción química desencadena una despolarización del potencial de membrana, desde el aón de la célula emisora hacia la dendrita -u otra parte de la célula receptora. Este neurotransmisor ser" luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. )in este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas. Es el proceso mediante el cual transporta moléculas de gran tama(o desde su interior eterior. Estas moléculas se encuentran dentro de vesículas intracelulares las cuales se desplazan hasta la membrana celular, se fusionan con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.
VI.
CONCLUSIÓN
2btuvimos que el transporte en la membrana se da de diferentes formas: di"lisis, difusión facilitada, difusión simple y osmosis. &oncluimos que el transporte pasivo no hace gasto de energía en cambio el activo si hace gasto de energía.
VII.
REFERENCIAS BIBLIO7R8FICAS
VIII.
ANE6OS
