ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR ndash FUNDAMENTO PARA LA

INTERRELACION CELULAR MD Martin Alonso Ruiz Orozco Mg

Salubrista Ocupacional ndash Docente Universitario

Las ceacutelulas nos conforman anatoacutemica y funcionalmente el disentildeo de su distribucioacuten logra integrar sus funciones dentro de una economiacutea corporal que requiere de la interaccioacuten de elementos humorales bioquiacutemicos y mecaacutenicos los cuales de alguna manera deben relacionarse con la barrera anatoacutemica y funcional de cada ceacutelula que es la membrana celular o membrana plasmaacutetica Su complejidad nos maravilla pues conocerla es el fundamento para conocer su funcioacuten normal y comprender los mecanismos del desarrollo de patologiacutea consecuentemente inferir la manera de intervenir en las mismas Dentro de la misma ceacutelula existen otras membranas que aiacuteslan en el citoplasma organelos que permiten el trabajo dentro de la misma Funciones de las membranas en la ceacutelula

Proteccioacuten ofrece puntos de anclaje para los filamentos del cito-esqueleto

Regulacioacuten del transporte a traveacutes de los espacios intracelulares (citoplasma y nuacutecleoplasma) yo extracelular

Permiten la intercomunicacioacuten celular o transduccioacuten de sentildeales mediante la fijacioacuten selectiva a elementos bioquiacutemicos (hormonas o neurotransmisores) a traveacutes de receptores

Permiten que el sistema inmunoloacutegico reconozca las ceacutelulas de un organismo

Ofrecen la posibilidad de la compartimentacioacuten de espacios dentro del citoplasma donde se pueden realizar reacciones enzimaacuteticas de una forma estable como por ejemplo la ldquoRespiracioacuten Celularrdquo

Permiten el paso de moleacuteculas a traveacutes de canales transportadores a traveacutes de la membrana plasmaacutetica

Puede generar diferentes mecanismos de transporte de macromoleacuteculas a traveacutes de su estructura

En algunas ceacutelulas permite su motilidad mediante seudoacutepodos o flagelos

Puede tener superficies especializadas en absorcioacuten secrecioacuten yo movilizacioacuten de de las mismas

COMPOSICION DE LA MEMBRANA PLASMATICA Despueacutes del desarrollo de la microscopiacutea electroacutenica (1950) al estudiar la membrana plasmaacutetica se propuso la teoriacutea del ldquoMosaico Fluidordquo cuando se demostroacute la disposicioacuten en bicapa de los liacutepidos de la membrana y las proteiacutenas dispersas estrateacutegicamente En la ceacutelula animal se compone en un 50 por liacutepidos y un 50 por proteiacutenas como las proteiacutenas son mucho maacutes voluminosas que los liacutepidos hay 50 moleacuteculas de eacutestos por cada moleacutecula de proteiacutena

LIPIDOS DE LA MEMBRANA El 75 de los liacutepidos son fosfoliacutepidos el 20 es colesterol y el 5 son glucoliacutepidos Los fosfoliacutepidos forman una bicapa que aiacutesla al agua intracelular de la extracelular las cuales difieren en los elementos disueltos en las mismas En el ambiente extracelular predomina el ioacuten sodio junto con el cloro y el calcio intracelularmente predomina el potasio en menor proporcioacuten lo cual garantiza la diferencia de cargas eleacutectricas en ambos lados de la membrana celular lo cual es fundamental para el comportamiento eleacutectrico del organismo Este aislamiento es gracias al caraacutecter amfipaacutetico de las moleacuteculas de fosfoliacutepidos es decir por tener una cabeza hidroacutefila y una cola hidroacutefoba La cabeza estaacute formada por el fosfato de un

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compuesto nitrogenado (colina o etanolamina) y se relacionan bien con el agua por esta razoacuten se ubican hacia las caras externa e interna de la membrana La cola estaacute formada por aacutecidos grasos que repelen en agua y se entrelazan en el interior de la membrana Hay cuatro tipos de fosfoliacutepidos en la membrana celular Fosfatidilcolina Esfingomielina Fosfatidilserina y Fosfatidiletanolamina La capa de fosfoliacutepidos es dinaacutemica porque estos componentes grasos resbalan de un lado para otro e intercambian su sitio dentro de la misma capa tanto que es capaz de auto-sellarse (al estilo de una cicatriz raacutepida) o generar los procesos de acople de los extremos de la membrana cuando se realiza la fagocitosis la pinocitosis y la exocitosis Cuando se presenta la lesioacuten celular son los fosfoliacutepidos los que sirven de sustrato a la fosfolipasa e inician su degradacioacuten esta enzima genera la aparicioacuten de metabolitos del acido araquidoacutenico (Prostaglandinas

leucotrienos y tromboxanos) los cuales son mediadores de los fenoacutemenos inflamatorios en los tejidos Este mecanismo se debe comprender a plenitud para poder intervenir en la enfermedad con los medicamentos antiinflamatorios El componente graso de la cara interna y externa de la membrana difieren en su composicioacuten esto depende de la ubicacioacuten de las proteiacutenas unidas a los fosfoliacutepidos Los glucoliacutepidos se encuentran soacutelo en la cara externa de la membrana eacutestos son importantes para mantener la adhesioacuten entre las ceacutelulas por lo tanto de los tejidos y pueden contribuir a la comunicacioacuten (receptores) y reconocimiento (antiacutegenos) entre ceacutelulas Pueden ser el punto de anclaje de toxinas bacterianas Las ceacutelulas de Schwan producen la mielina como elemento aislante de las fibras (axones) nerviosas como elemento necesario para dar especificidad a la conduccioacuten del impulso nervioso Uno de los principales

componentes de la mielina es el glucoliacutepidos denominado galacto-cerebroacutesido

El colesterol se encuentra solo en las ceacutelulas animales donde se incluyen entre los fosfoliacutepidos mirando hacia cualquiera de las dos caras de la membrana celular Las moleacuteculas de colesterol le ofrecen una mayor fortaleza a las membranas aunque disminuyen su flexibilidad PROTEINAS DE MEMBRANA Estas se ubican estrateacutegicamente entre la bicapa lipiacutedica y se clasifican en dos tipos

1 Proteiacutenas integrales Atraviesan de cara a cara la membrana La mayoriacutea de eacutestas son glucoproteiacutenas (tiene unidos monosacaacuteridos) su carbohidrato siempre mira hacia la cara externa de la ceacutelula 2 Proteiacutenas perifeacutericas Miran solo hacia una cara son faacutecilmente desprendibles de la membrana y no atraviesan la membrana celular

Con relacioacuten a su funcionalidad las proteiacutenas pueden conformar estructuras como

1 Canales Son proteiacutenas integrales (generalmente glucoproteiacutenas) se comportan como poros por los que pueden entrar o salir sustancias Ejemplo Canales de sodio de calcio o de cloro 2 Transportadoras Eacutestas transforman su forma para dar paso a determinados productos Ejemplo Bomba de sodio-potasio

3 Receptores Proteiacutenas integrales que logran acoplarse a otras bio-moleacuteculas portadoras de mensajes a traveacutes de una hormona o un neurotransmisor (ligandos) Algunos nutrientes pueden ingresar al citoplasma mediante estas proteiacutenas

4 Enzimas Pueden ser integrales o perifeacutericas y son necesarias para catalizar reacciones en la superficie de la membrana Ejemplo Accioacuten de la fosfolipasa

5 Anclajes del cito-esqueleto Son proteiacutenas perifeacutericas que miran hacia la cara interna de la membrana y sirven

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para fijar los filamentos del cito-esqueleto

6 Marcadores de la identidad de la ceacutelula Son glucoproteiacutenas y glucoliacutepidos caracteriacutesticos de cada individuo sintetizados como consecuencia de la funcioacuten geneacutetica Todas estas cadenas de carbohidratos perifeacutericos conforman el llamado glucocalix Permiten identificar y diferenciar las ceacutelulas propias y las provenientes de otro organismo Ejemplo Los eritrocitos (gloacutebulos rojos) tienen sus marcadores A yo B o cuando no lo tienen son O eacutestos hacen que en una transfusioacuten sanguiacutenea soacutelo se pueda recibir el mismo grupo o el O Eacuteste ultimo puede transfundirse a cualquiera de los otros dos grupos siempre y cuando tampoco tenga otro marcador que se ha denominado la proteiacutena Rh (Rh negativo) De este modo el donante universal es el O negativo

En este uacuteltimo punto cabe describir lo que es un antiacutegeno Los antiacutegenos son marcadores celulares que pertenecen a un organismo y ante el evento de llegar a otro organismo pueden generar una respuesta inmunoloacutegica es decir inducen a la produccioacuten de anticuerpos En ocasiones el mismo organismo logra desconocer sus propios antiacutegenos y genera auto-anticuerpos esto sucede cuando se presentan las enfermedades autoinmunes Ejemplo Lupus Fiebre reumatoidea FUNCION DE LA MEMBRANA

Su funcioacuten fundamental es la de proteger el interior de la ceacutelula frente al liacutequido extracelular el cual tiene una composicioacuten diferente al citoplasma Ademaacutes permite el transporte de nutrientes iones permite la intercomunicacioacuten con otras ceacutelulas a traveacutes de hormonas neurotransmisores enzimas o anticuerpos

1 GRADIENTE ELECTROQUIMICO Es generado por la diferencia del nuacutemero de iones (partiacuteculas cargadas eleacutectricamente) en el agua intra y extracelular En el liacutequido extracelular los iones maacutes importantes son el Na+ el Cl- y el Ca++ mientras que en el

interior de la ceacutelula predomina el K+ y fosfatos orgaacutenicos anioacutenicos Esta situacioacuten produce una diferencia de potencial eleacutectrico a traveacutes de la membrana (Potencial de

membrana) la cual se mide en voltios El voltaje en las ceacutelulas vivas es de -20 a -200 mV (milivoltios) el signo negativo significa que el interior es eleacutectricamente maacutes negativo que el exterior

2 PERMEABILIDAD SELECTIVA La membrana plasmaacutetica regula la entrada y salida de materiales propiedad denominada permeabilidad selectiva La membrana es permeable cuando permite faacutecilmente el paso de una sustancia esta condicioacuten depende de los siguientes factores relacionados con las propiedades fiacutesico-quiacutemicas de la sustancia

a Lipo-solubilidad Son moleacuteculas hidroacutefobas no polares que penetran con facilidad en la membrana debido a su bicapa lipiacutedica Ejemplo Anesteacutesicos locales

b Tamantildeo Las moleacuteculas no polares pequentildeas pueden pasar maacutes faacutecilmente al contrario de las moleacuteculas grandes

c Carga En condiciones normales las moleacuteculas cargadas y los iones no pueden pasar a traveacutes de la membrana El paso de sustancias con carga pueden pasar por canales proteicos o con la ayuda de una proteiacutena transportadora Ejemplo Canales ioacutenicos y bomba de sodio-potasio

d Canales Son proteiacutenas perforadas por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eleacutectricamente que no atraviesan la capa de fosfoliacutepidos Ejemplo Canales de Sodio canales de Calcio

e Transportadoras Son proteiacutenas que se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado hacia donde la liberan En general estos canales y proteiacutenas transportadoras son altamente selectivas permitiendo el paso a una uacutenica sustancia Ejemplo Bomba de sodio-potasio

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3 TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS CELULARES

Estas condiciones son fundamentales para la vida y la comunicacioacuten entre las ceacutelulas para ello la ceacutelula dispone de dos procesos

a Transporte pasivo Cuando no se requiere de energiacutea para que la sustancia cruce la membrana plasmaacutetica

b Transporte activo Cuando la ceacutelula utiliza ATP o consume energiacutea para que la sustancia logre atravesar la membrana celular

TRANSPORTE PASIVO Los mecanismos de transporte pasivo son 4 Difusioacuten simple osmosis ultrafiltracioacuten y difusioacuten facilitada

a Difusioacuten Simple Las moleacuteculas suspendidas en una solucioacuten estaacuten dotadas de energiacutea cineacutetica y por lo tanto tienen movimientos erraacuteticos La difusioacuten es el paso de una sustancia al otro lado de la membrana gracias al gradiente de

concentracioacuten es decir cuando en una solucioacuten la concentracioacuten de las moleacuteculas es maacutes elevada la difusioacuten tiene lugar hasta que la concentracioacuten se iguala en los dos lados de la membrana y seraacute tanto maacutes raacutepida cuanto mayor sea la energiacutea cineacutetica (la cual se deja influir de la temperatura) y el gradiente de concentracioacuten y cuanto menor sea el tamantildeo de las moleacuteculas Algunas sustancias como el agua oxiacutegeno dioacutexido de carbono esteroides vitaminas liposolubles urea glicerina alcoholes de pequentildeo peso molecular atraviesan la membrana celular por difusioacuten gracias a que pueden disolverse en la capa de fosfoliacutepidos Algunas sustancias ioacutenicas tambieacuten pueden cruzar la membrana plasmaacutetica por difusioacuten pero emplean canales constituidos por proteiacutenas integrales llenas de agua Por este medio se transportan el Na+ K+ HCO3 Ca++

b Osmosis

Durante este proceso el agua (disolvente universal de los sistemas bioloacutegicos) pasa selectivamente a traveacutes de una membrana semi-permeable El agua difunde hacia el otro lado de la membrana si la concentracioacuten de agua es mayor o si la concentracioacuten de

solutos menor El movimiento del agua a traveacutes de la membrana genera una presioacuten hidrostaacutetica llamada presioacuten osmoacutetica que es la presioacuten necesaria para prevenir el movimiento del agua a traveacutes de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones

Esto se puede entender cuando consideramos que el eritrocito debe estar rodeado por una solucioacuten isotoacutenica para mantener su forma lo que significa que la concentracioacuten de agua de esta solucioacuten es la misma que la del interior de la ceacutelula En condiciones normales el suero salino o solucioacuten salina normal (NaCl al 09) es isotoacutenico para los hematiacutees Si se aplica agua destilada (o una solucioacuten hipotoacutenica) en la sangre la presioacuten osmoacutetica del agua es intensa hacia los eritrocitos eacutestos inmediatamente van a verse inundados y se generaraacute inmediatamente la hemoacutelisis Al inyectar una solucioacuten hipertoacutenica (con una concentracioacuten de sales superior a la del eritrocito) parte del agua escapara de los gloacutebulos rojos y saldraacute hacia el espacio extracelular deshidrataacutendolos fenoacutemeno llamado crenacioacuten

c Ultrafiltracioacuten

En este proceso el agua y otros solutos pasan a traveacutes de una membrana por efecto de la presioacuten hidrostaacutetica El movimiento es siempre desde el aacuterea de mayor presioacuten de agua al de menor presioacuten Esta sucede en los rintildeones y se genera por la presioacuten arterial generada desde el corazoacuten Esta presioacuten hace que el agua y algunas moleacuteculas pequentildeas (como la urea la creatinina sales) pasen a traveacutes de las membranas de los capilares microscoacutepicos en los glomeacuterulos para posteriormente ser eliminadas en la orina Las proteiacutenas y grandes moleacuteculas como las hormonas y las vitaminas no pasan a traveacutes de las membranas de los capilares y quedan

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retenidas en la sangre Esta propiedad se puede alterar en enfermedades glomerulares como en el siacutendrome nefroacutetico donde aparecen proteiacutenas en la orina (proteinuria)

d Difusioacuten facilitada

Es el mecanismo de las moleacuteculas que son demasiado grandes como para difundir a traveacutes de los canales de la membrana y son poco solubles en los liacutepidos y por lo tanto incapaces de difundir a traveacutes de la bicapa lipiacutedica La difusioacuten facilitada requiere de una proteiacutena transportadora lo que la hace mas raacutepida que la difusioacuten simple y depende directamente de 1) El gradiente de concentracioacuten de la sustancia entre los dos lados de la membrana 2) El nuacutemero de proteiacutenas transportadoras presentes en la membrana 3) La rapidez con que estas proteiacutenas ejercen su labor Ejemplo La glucosa se une a una proteiacutena transportadora ubicada en la membrana celular la cual cambia de forma e ldquoinyectardquo al azuacutecar hacia el citoplasma ya alliacute la glucosa es fosforilada por una kinasa y la convierte en glucosa-6-fosfato De esta manera se mantiene una concentracioacuten de glucosa citoplasmaacutetica que es muy baja lo cual facilita el gradiente de concentracioacuten de glucosa de afuera hacia adentro En este caso se debe considerar un fenoacutemeno hormonal interesante que facilita la biodisponibilidad de energiacutea en el escenario celular El paacutencreas produce la hormona insulina la cual facilita la difusioacuten de la glucosa hacia el interior de las ceacutelulas disminuyendo su concentracioacuten plasmaacutetica cuando la hormona falta se elevan los niveles de glicemia el azuacutecar no es capaz de ingresar a las ceacutelulas y eacutestas deben utilizar otra fuente energeacutetica como los aacutecidos grasos Este es el mecanismo fisio-patoloacutegico de la diabetes mellitus TRANSPORTE ACTIVO Y OTRO TIPO DE PROCESOS ACTIVOS Una sustancia puede necesitarse en el citoplasma o debe ser expulsada hacia el ambiente extracelular y al transportarla a traveacutes de la membrana pueden influir su gran tamantildeo su carga eleacutectrica o que deba vencer un gradiente de concentracioacuten existe el transporte activo El transporte grueso es especiacutefico para moleacuteculas de gran tamantildeo

como proteiacutenas polisacaacuteridos o ceacutelulas enteras como bacterias y gloacutebulos rojos

a Transporte activo

Mediante este mecanismo se pueden transportar hacia el interior o exterior de la ceacutelula los iones H+ (Bomba de Protones) el Na+ y K+ (Bomba de SodioPotasio) el Ca++ el Cl- aminoaacutecidos y monosacaacuteridos Este proceso consume energia (ATP) y requiere la intervencioacuten de proteinas integrales que actuan como ldquobombasrdquo Hay dos tipos de transporte activo Transporte activo primario En este proceso de transporte la energiacutea derivada del ATP es la que empuja directamente a la sustancia para que cruce la membrana modificando la forma de las proteiacutenas de transporte (ldquoBombardquo) de la membrana celular Ejemplo La Bomba de Na+K+ esta conformada por muacuteltiples proteiacutenas integrales dispuestas a lo largo de toda la membrana celular y es la que mantiene la baja concentracioacuten de Na+ en el citoplasma extrayeacutendolo de la ceacutelula en contra de un gradiente de concentracioacuten al mismo tiempo mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la ceacutelula a pesar que la concentracioacuten intracelular de potasio es superior a la extracelular Esta bomba debe funcionar constantemente ya que hay peacuterdidas permanentes de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana La condicioacuten genera diferencias de cargas eleacutectricas a uno y otro lado de la membrana celular lo cual es importante para el adecuado comportamiento eleacutectrico de las ceacutelulas dentro de la economiacutea corporal A esta bomba tambieacuten se la conoce como Bomba Na+K+-ATPasa porque al actuar rompe al ATP convirtieacutendolo en ADP y transformando esa energiacutea en un proceso metaboacutelico fundamental

Transporte activo secundario La bomba de sodiopotasio mantiene la diferencia de concentracioacuten de Na+ en ambos lados de la membrana Los iones sodio tienen la tendencia de entrar a la ceacutelula a traveacutes de los poros lo cual genera una energiacutea potencial que es aprovechada para que otras moleacuteculas como la glucosa y los

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aminoaacutecidos puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentracioacuten El co-transporte sucede cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+ el contra-transporte sucede cuando lo hacen en sentido contrario

b Transporte Grueso

Es el mecanismo que utilizan sustancias maacutes grandes como polisacaacuteridos proteiacutenas y algunas ceacutelulas que cruzan las membranas plasmaacuteticas Endocitosis Proceso mediante el cual la sustancia es transportada completa hacia el interior de la ceacutelula a traveacutes de la membrana Se conocen tres tipos de endocitosis

Fagocitosis Es un proceso primitivo donde la ceacutelula crea proyecciones de su membrana (incluyendo al citoplasma) llamadas pseudoacutepodos los cuales rodean la partiacutecula soacutelida luego se fusionan formando una vesiacutecula alrededor de la partiacutecula llamada

vesiacutecula fagociacutetica o fagosoma Este material es digerido por enzimas liberadas por los lisosomas Este proceso es el caracteriacutestico de los gloacutebulos blancos al fagocitar bacterias macromoleacuteculas de desecho ceacutelulas enfermas yo ceacutelulas que hacen su apoptosis

Pinocitosis Es un mecanismo para introducir liacutequidos desde el liquido extracelular la membrana se repliega creando una vesiacutecula

pinociacutetica despueacutes de procesarlo la membrana vuelve a la superficie de la ceacutelula

Endocitosis mediante un receptor Proceso similar a la pinocitosis con la salvedad que la invaginacioacuten de la membrana soacutelo tiene lugar cuando el ligando se une al receptor existente en la membrana Al formarse la vesiacutecula endociacutetica estaacute se une a otras vesiacuteculas para formar una estructura mayor llamada endosoma donde se produce la separacioacuten del ligando y del receptor El receptor es luego devuelto a la membrana mientras que el ligando es digerido por las enzimas lisosomales Este es el mecanismo que normalmente utilizan las ceacutelulas endoteliales y desgraciadamente el HIV (Virus de la Inmunodeficiencia Humana Adquirida) cuando entra en las ceacutelulas de los linfocitos unieacutendose a unas glicoproteiacutenas llamadas CD4 que estaacuten presentes en la membrana de eacutestos

Exocitosis Es un proceso de exportacion celular donde la membrana de la vesiacutecula secretora se fusiona con la membrana celular liberando su contenido Es el mecanismo mediante el cual las ceacutelulas de la glandulas endocrinas liberan hormonas (Ej la insulina) enzimas (Ej las enzimas digestivas) o los neurotransmisores

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3 TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS CELULARES

Estas condiciones son fundamentales para la vida y la comunicacioacuten entre las ceacutelulas para ello la ceacutelula dispone de dos procesos

a Transporte pasivo Cuando no se requiere de energiacutea para que la sustancia cruce la membrana plasmaacutetica

b Transporte activo Cuando la ceacutelula utiliza ATP o consume energiacutea para que la sustancia logre atravesar la membrana celular

TRANSPORTE PASIVO Los mecanismos de transporte pasivo son 4 Difusioacuten simple osmosis ultrafiltracioacuten y difusioacuten facilitada

a Difusioacuten Simple Las moleacuteculas suspendidas en una solucioacuten estaacuten dotadas de energiacutea cineacutetica y por lo tanto tienen movimientos erraacuteticos La difusioacuten es el paso de una sustancia al otro lado de la membrana gracias al gradiente de

concentracioacuten es decir cuando en una solucioacuten la concentracioacuten de las moleacuteculas es maacutes elevada la difusioacuten tiene lugar hasta que la concentracioacuten se iguala en los dos lados de la membrana y seraacute tanto maacutes raacutepida cuanto mayor sea la energiacutea cineacutetica (la cual se deja influir de la temperatura) y el gradiente de concentracioacuten y cuanto menor sea el tamantildeo de las moleacuteculas Algunas sustancias como el agua oxiacutegeno dioacutexido de carbono esteroides vitaminas liposolubles urea glicerina alcoholes de pequentildeo peso molecular atraviesan la membrana celular por difusioacuten gracias a que pueden disolverse en la capa de fosfoliacutepidos Algunas sustancias ioacutenicas tambieacuten pueden cruzar la membrana plasmaacutetica por difusioacuten pero emplean canales constituidos por proteiacutenas integrales llenas de agua Por este medio se transportan el Na+ K+ HCO3 Ca++

b Osmosis

Durante este proceso el agua (disolvente universal de los sistemas bioloacutegicos) pasa selectivamente a traveacutes de una membrana semi-permeable El agua difunde hacia el otro lado de la membrana si la concentracioacuten de agua es mayor o si la concentracioacuten de

solutos menor El movimiento del agua a traveacutes de la membrana genera una presioacuten hidrostaacutetica llamada presioacuten osmoacutetica que es la presioacuten necesaria para prevenir el movimiento del agua a traveacutes de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones

Esto se puede entender cuando consideramos que el eritrocito debe estar rodeado por una solucioacuten isotoacutenica para mantener su forma lo que significa que la concentracioacuten de agua de esta solucioacuten es la misma que la del interior de la ceacutelula En condiciones normales el suero salino o solucioacuten salina normal (NaCl al 09) es isotoacutenico para los hematiacutees Si se aplica agua destilada (o una solucioacuten hipotoacutenica) en la sangre la presioacuten osmoacutetica del agua es intensa hacia los eritrocitos eacutestos inmediatamente van a verse inundados y se generaraacute inmediatamente la hemoacutelisis Al inyectar una solucioacuten hipertoacutenica (con una concentracioacuten de sales superior a la del eritrocito) parte del agua escapara de los gloacutebulos rojos y saldraacute hacia el espacio extracelular deshidrataacutendolos fenoacutemeno llamado crenacioacuten

c Ultrafiltracioacuten

En este proceso el agua y otros solutos pasan a traveacutes de una membrana por efecto de la presioacuten hidrostaacutetica El movimiento es siempre desde el aacuterea de mayor presioacuten de agua al de menor presioacuten Esta sucede en los rintildeones y se genera por la presioacuten arterial generada desde el corazoacuten Esta presioacuten hace que el agua y algunas moleacuteculas pequentildeas (como la urea la creatinina sales) pasen a traveacutes de las membranas de los capilares microscoacutepicos en los glomeacuterulos para posteriormente ser eliminadas en la orina Las proteiacutenas y grandes moleacuteculas como las hormonas y las vitaminas no pasan a traveacutes de las membranas de los capilares y quedan

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retenidas en la sangre Esta propiedad se puede alterar en enfermedades glomerulares como en el siacutendrome nefroacutetico donde aparecen proteiacutenas en la orina (proteinuria)

d Difusioacuten facilitada

Es el mecanismo de las moleacuteculas que son demasiado grandes como para difundir a traveacutes de los canales de la membrana y son poco solubles en los liacutepidos y por lo tanto incapaces de difundir a traveacutes de la bicapa lipiacutedica La difusioacuten facilitada requiere de una proteiacutena transportadora lo que la hace mas raacutepida que la difusioacuten simple y depende directamente de 1) El gradiente de concentracioacuten de la sustancia entre los dos lados de la membrana 2) El nuacutemero de proteiacutenas transportadoras presentes en la membrana 3) La rapidez con que estas proteiacutenas ejercen su labor Ejemplo La glucosa se une a una proteiacutena transportadora ubicada en la membrana celular la cual cambia de forma e ldquoinyectardquo al azuacutecar hacia el citoplasma ya alliacute la glucosa es fosforilada por una kinasa y la convierte en glucosa-6-fosfato De esta manera se mantiene una concentracioacuten de glucosa citoplasmaacutetica que es muy baja lo cual facilita el gradiente de concentracioacuten de glucosa de afuera hacia adentro En este caso se debe considerar un fenoacutemeno hormonal interesante que facilita la biodisponibilidad de energiacutea en el escenario celular El paacutencreas produce la hormona insulina la cual facilita la difusioacuten de la glucosa hacia el interior de las ceacutelulas disminuyendo su concentracioacuten plasmaacutetica cuando la hormona falta se elevan los niveles de glicemia el azuacutecar no es capaz de ingresar a las ceacutelulas y eacutestas deben utilizar otra fuente energeacutetica como los aacutecidos grasos Este es el mecanismo fisio-patoloacutegico de la diabetes mellitus TRANSPORTE ACTIVO Y OTRO TIPO DE PROCESOS ACTIVOS Una sustancia puede necesitarse en el citoplasma o debe ser expulsada hacia el ambiente extracelular y al transportarla a traveacutes de la membrana pueden influir su gran tamantildeo su carga eleacutectrica o que deba vencer un gradiente de concentracioacuten existe el transporte activo El transporte grueso es especiacutefico para moleacuteculas de gran tamantildeo

como proteiacutenas polisacaacuteridos o ceacutelulas enteras como bacterias y gloacutebulos rojos

a Transporte activo

Mediante este mecanismo se pueden transportar hacia el interior o exterior de la ceacutelula los iones H+ (Bomba de Protones) el Na+ y K+ (Bomba de SodioPotasio) el Ca++ el Cl- aminoaacutecidos y monosacaacuteridos Este proceso consume energia (ATP) y requiere la intervencioacuten de proteinas integrales que actuan como ldquobombasrdquo Hay dos tipos de transporte activo Transporte activo primario En este proceso de transporte la energiacutea derivada del ATP es la que empuja directamente a la sustancia para que cruce la membrana modificando la forma de las proteiacutenas de transporte (ldquoBombardquo) de la membrana celular Ejemplo La Bomba de Na+K+ esta conformada por muacuteltiples proteiacutenas integrales dispuestas a lo largo de toda la membrana celular y es la que mantiene la baja concentracioacuten de Na+ en el citoplasma extrayeacutendolo de la ceacutelula en contra de un gradiente de concentracioacuten al mismo tiempo mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la ceacutelula a pesar que la concentracioacuten intracelular de potasio es superior a la extracelular Esta bomba debe funcionar constantemente ya que hay peacuterdidas permanentes de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana La condicioacuten genera diferencias de cargas eleacutectricas a uno y otro lado de la membrana celular lo cual es importante para el adecuado comportamiento eleacutectrico de las ceacutelulas dentro de la economiacutea corporal A esta bomba tambieacuten se la conoce como Bomba Na+K+-ATPasa porque al actuar rompe al ATP convirtieacutendolo en ADP y transformando esa energiacutea en un proceso metaboacutelico fundamental

Transporte activo secundario La bomba de sodiopotasio mantiene la diferencia de concentracioacuten de Na+ en ambos lados de la membrana Los iones sodio tienen la tendencia de entrar a la ceacutelula a traveacutes de los poros lo cual genera una energiacutea potencial que es aprovechada para que otras moleacuteculas como la glucosa y los

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aminoaacutecidos puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentracioacuten El co-transporte sucede cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+ el contra-transporte sucede cuando lo hacen en sentido contrario

b Transporte Grueso

Es el mecanismo que utilizan sustancias maacutes grandes como polisacaacuteridos proteiacutenas y algunas ceacutelulas que cruzan las membranas plasmaacuteticas Endocitosis Proceso mediante el cual la sustancia es transportada completa hacia el interior de la ceacutelula a traveacutes de la membrana Se conocen tres tipos de endocitosis

Fagocitosis Es un proceso primitivo donde la ceacutelula crea proyecciones de su membrana (incluyendo al citoplasma) llamadas pseudoacutepodos los cuales rodean la partiacutecula soacutelida luego se fusionan formando una vesiacutecula alrededor de la partiacutecula llamada

vesiacutecula fagociacutetica o fagosoma Este material es digerido por enzimas liberadas por los lisosomas Este proceso es el caracteriacutestico de los gloacutebulos blancos al fagocitar bacterias macromoleacuteculas de desecho ceacutelulas enfermas yo ceacutelulas que hacen su apoptosis

Pinocitosis Es un mecanismo para introducir liacutequidos desde el liquido extracelular la membrana se repliega creando una vesiacutecula

pinociacutetica despueacutes de procesarlo la membrana vuelve a la superficie de la ceacutelula

Endocitosis mediante un receptor Proceso similar a la pinocitosis con la salvedad que la invaginacioacuten de la membrana soacutelo tiene lugar cuando el ligando se une al receptor existente en la membrana Al formarse la vesiacutecula endociacutetica estaacute se une a otras vesiacuteculas para formar una estructura mayor llamada endosoma donde se produce la separacioacuten del ligando y del receptor El receptor es luego devuelto a la membrana mientras que el ligando es digerido por las enzimas lisosomales Este es el mecanismo que normalmente utilizan las ceacutelulas endoteliales y desgraciadamente el HIV (Virus de la Inmunodeficiencia Humana Adquirida) cuando entra en las ceacutelulas de los linfocitos unieacutendose a unas glicoproteiacutenas llamadas CD4 que estaacuten presentes en la membrana de eacutestos

Exocitosis Es un proceso de exportacion celular donde la membrana de la vesiacutecula secretora se fusiona con la membrana celular liberando su contenido Es el mecanismo mediante el cual las ceacutelulas de la glandulas endocrinas liberan hormonas (Ej la insulina) enzimas (Ej las enzimas digestivas) o los neurotransmisores

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retenidas en la sangre Esta propiedad se puede alterar en enfermedades glomerulares como en el siacutendrome nefroacutetico donde aparecen proteiacutenas en la orina (proteinuria)

d Difusioacuten facilitada

Es el mecanismo de las moleacuteculas que son demasiado grandes como para difundir a traveacutes de los canales de la membrana y son poco solubles en los liacutepidos y por lo tanto incapaces de difundir a traveacutes de la bicapa lipiacutedica La difusioacuten facilitada requiere de una proteiacutena transportadora lo que la hace mas raacutepida que la difusioacuten simple y depende directamente de 1) El gradiente de concentracioacuten de la sustancia entre los dos lados de la membrana 2) El nuacutemero de proteiacutenas transportadoras presentes en la membrana 3) La rapidez con que estas proteiacutenas ejercen su labor Ejemplo La glucosa se une a una proteiacutena transportadora ubicada en la membrana celular la cual cambia de forma e ldquoinyectardquo al azuacutecar hacia el citoplasma ya alliacute la glucosa es fosforilada por una kinasa y la convierte en glucosa-6-fosfato De esta manera se mantiene una concentracioacuten de glucosa citoplasmaacutetica que es muy baja lo cual facilita el gradiente de concentracioacuten de glucosa de afuera hacia adentro En este caso se debe considerar un fenoacutemeno hormonal interesante que facilita la biodisponibilidad de energiacutea en el escenario celular El paacutencreas produce la hormona insulina la cual facilita la difusioacuten de la glucosa hacia el interior de las ceacutelulas disminuyendo su concentracioacuten plasmaacutetica cuando la hormona falta se elevan los niveles de glicemia el azuacutecar no es capaz de ingresar a las ceacutelulas y eacutestas deben utilizar otra fuente energeacutetica como los aacutecidos grasos Este es el mecanismo fisio-patoloacutegico de la diabetes mellitus TRANSPORTE ACTIVO Y OTRO TIPO DE PROCESOS ACTIVOS Una sustancia puede necesitarse en el citoplasma o debe ser expulsada hacia el ambiente extracelular y al transportarla a traveacutes de la membrana pueden influir su gran tamantildeo su carga eleacutectrica o que deba vencer un gradiente de concentracioacuten existe el transporte activo El transporte grueso es especiacutefico para moleacuteculas de gran tamantildeo

como proteiacutenas polisacaacuteridos o ceacutelulas enteras como bacterias y gloacutebulos rojos

a Transporte activo

Mediante este mecanismo se pueden transportar hacia el interior o exterior de la ceacutelula los iones H+ (Bomba de Protones) el Na+ y K+ (Bomba de SodioPotasio) el Ca++ el Cl- aminoaacutecidos y monosacaacuteridos Este proceso consume energia (ATP) y requiere la intervencioacuten de proteinas integrales que actuan como ldquobombasrdquo Hay dos tipos de transporte activo Transporte activo primario En este proceso de transporte la energiacutea derivada del ATP es la que empuja directamente a la sustancia para que cruce la membrana modificando la forma de las proteiacutenas de transporte (ldquoBombardquo) de la membrana celular Ejemplo La Bomba de Na+K+ esta conformada por muacuteltiples proteiacutenas integrales dispuestas a lo largo de toda la membrana celular y es la que mantiene la baja concentracioacuten de Na+ en el citoplasma extrayeacutendolo de la ceacutelula en contra de un gradiente de concentracioacuten al mismo tiempo mueve los iones K+ desde el exterior hasta el interior de la ceacutelula a pesar que la concentracioacuten intracelular de potasio es superior a la extracelular Esta bomba debe funcionar constantemente ya que hay peacuterdidas permanentes de K+ y entradas de Na+ por los poros acuosos de la membrana La condicioacuten genera diferencias de cargas eleacutectricas a uno y otro lado de la membrana celular lo cual es importante para el adecuado comportamiento eleacutectrico de las ceacutelulas dentro de la economiacutea corporal A esta bomba tambieacuten se la conoce como Bomba Na+K+-ATPasa porque al actuar rompe al ATP convirtieacutendolo en ADP y transformando esa energiacutea en un proceso metaboacutelico fundamental

Transporte activo secundario La bomba de sodiopotasio mantiene la diferencia de concentracioacuten de Na+ en ambos lados de la membrana Los iones sodio tienen la tendencia de entrar a la ceacutelula a traveacutes de los poros lo cual genera una energiacutea potencial que es aprovechada para que otras moleacuteculas como la glucosa y los

Morfofisiologiacutea Humana

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aminoaacutecidos puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentracioacuten El co-transporte sucede cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+ el contra-transporte sucede cuando lo hacen en sentido contrario

b Transporte Grueso

Es el mecanismo que utilizan sustancias maacutes grandes como polisacaacuteridos proteiacutenas y algunas ceacutelulas que cruzan las membranas plasmaacuteticas Endocitosis Proceso mediante el cual la sustancia es transportada completa hacia el interior de la ceacutelula a traveacutes de la membrana Se conocen tres tipos de endocitosis

Fagocitosis Es un proceso primitivo donde la ceacutelula crea proyecciones de su membrana (incluyendo al citoplasma) llamadas pseudoacutepodos los cuales rodean la partiacutecula soacutelida luego se fusionan formando una vesiacutecula alrededor de la partiacutecula llamada

vesiacutecula fagociacutetica o fagosoma Este material es digerido por enzimas liberadas por los lisosomas Este proceso es el caracteriacutestico de los gloacutebulos blancos al fagocitar bacterias macromoleacuteculas de desecho ceacutelulas enfermas yo ceacutelulas que hacen su apoptosis

Pinocitosis Es un mecanismo para introducir liacutequidos desde el liquido extracelular la membrana se repliega creando una vesiacutecula

pinociacutetica despueacutes de procesarlo la membrana vuelve a la superficie de la ceacutelula

Endocitosis mediante un receptor Proceso similar a la pinocitosis con la salvedad que la invaginacioacuten de la membrana soacutelo tiene lugar cuando el ligando se une al receptor existente en la membrana Al formarse la vesiacutecula endociacutetica estaacute se une a otras vesiacuteculas para formar una estructura mayor llamada endosoma donde se produce la separacioacuten del ligando y del receptor El receptor es luego devuelto a la membrana mientras que el ligando es digerido por las enzimas lisosomales Este es el mecanismo que normalmente utilizan las ceacutelulas endoteliales y desgraciadamente el HIV (Virus de la Inmunodeficiencia Humana Adquirida) cuando entra en las ceacutelulas de los linfocitos unieacutendose a unas glicoproteiacutenas llamadas CD4 que estaacuten presentes en la membrana de eacutestos

Exocitosis Es un proceso de exportacion celular donde la membrana de la vesiacutecula secretora se fusiona con la membrana celular liberando su contenido Es el mecanismo mediante el cual las ceacutelulas de la glandulas endocrinas liberan hormonas (Ej la insulina) enzimas (Ej las enzimas digestivas) o los neurotransmisores

Morfofisiologiacutea Humana

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aminoaacutecidos puedan cruzar la membrana en contra de un gradiente de concentracioacuten El co-transporte sucede cuando la glucosa cruza la membrana en el mismo sentido que el Na+ el contra-transporte sucede cuando lo hacen en sentido contrario

b Transporte Grueso

Es el mecanismo que utilizan sustancias maacutes grandes como polisacaacuteridos proteiacutenas y algunas ceacutelulas que cruzan las membranas plasmaacuteticas Endocitosis Proceso mediante el cual la sustancia es transportada completa hacia el interior de la ceacutelula a traveacutes de la membrana Se conocen tres tipos de endocitosis

Fagocitosis Es un proceso primitivo donde la ceacutelula crea proyecciones de su membrana (incluyendo al citoplasma) llamadas pseudoacutepodos los cuales rodean la partiacutecula soacutelida luego se fusionan formando una vesiacutecula alrededor de la partiacutecula llamada

vesiacutecula fagociacutetica o fagosoma Este material es digerido por enzimas liberadas por los lisosomas Este proceso es el caracteriacutestico de los gloacutebulos blancos al fagocitar bacterias macromoleacuteculas de desecho ceacutelulas enfermas yo ceacutelulas que hacen su apoptosis

Pinocitosis Es un mecanismo para introducir liacutequidos desde el liquido extracelular la membrana se repliega creando una vesiacutecula

pinociacutetica despueacutes de procesarlo la membrana vuelve a la superficie de la ceacutelula

Endocitosis mediante un receptor Proceso similar a la pinocitosis con la salvedad que la invaginacioacuten de la membrana soacutelo tiene lugar cuando el ligando se une al receptor existente en la membrana Al formarse la vesiacutecula endociacutetica estaacute se une a otras vesiacuteculas para formar una estructura mayor llamada endosoma donde se produce la separacioacuten del ligando y del receptor El receptor es luego devuelto a la membrana mientras que el ligando es digerido por las enzimas lisosomales Este es el mecanismo que normalmente utilizan las ceacutelulas endoteliales y desgraciadamente el HIV (Virus de la Inmunodeficiencia Humana Adquirida) cuando entra en las ceacutelulas de los linfocitos unieacutendose a unas glicoproteiacutenas llamadas CD4 que estaacuten presentes en la membrana de eacutestos

Exocitosis Es un proceso de exportacion celular donde la membrana de la vesiacutecula secretora se fusiona con la membrana celular liberando su contenido Es el mecanismo mediante el cual las ceacutelulas de la glandulas endocrinas liberan hormonas (Ej la insulina) enzimas (Ej las enzimas digestivas) o los neurotransmisores