Membrana celular y transporte celular

Profesor Ernesto Argüello

Todas las membranas biológicas están constituidas básicamente por lípidos, proteínas.

La mayor parte de ellas también poseen hidratos de carbono unidos a las proteínas y a los lípidos mencionados. Si bien, cada uno de estos componentes, es característico de las membranas biológicas las proporciones en que están presentes varían enormemente.

La parte lipídica de la membrana está formada por moléculas de fosfolípidos que le da estructura y constituye una barrera semipermeable.

Los fosfolípidos son moléculas complejas presentan en su estructura glicerol, ácidos grasos y fosfato, de hay el nombre.

La parte formado por ácidos grasos es hidrofóbica es decir repele al agua, en cambio la parte donde se localiza al grupo fosfato es hidrofílica por lo que es a fin con el agua.

fosfato

ácidos grasos

El hecho de presentar en su estructura dos sectores con características químicas distintas hace que los fosfolípidos sean considerados como moléculas anfipáticas, estas característica hace que en disolución acuosa es decir en agua los fosfolípidos se organicen formando una bicapa.

La mayor parte de las membranas de origen eucariota poseen colesterol como componente importante el colesterol aumenta la impermeabilidad de la membrana y le da mayor estabilidad ya que al ubicarse entre los ácidos grasos permite que estos se unan con una mayor fuerza, es notable que los componentes de la membrana especialmente los fosfolípidos presenten una gran movilidad, esto hace que la membrana sea fluida, y esta características es fundamental en las funciones de la misma, esta fluidez se de limitada por la presencia de colesterol el cual une los ácidos grasos uniéndolos con mayor fuerza.

Proteinas

Las proteínas de las membranas celulares se dividen en dos tipos según su ubicación y función Las proteínas de membrana representan su principal componente funcional, desempeñando un papel fundamental en la regulación y control de su permeabilidad y el transporte de sustancias

Las proteínas de membrana pueden clasificarse, utilizando como criterio el grado de asociación a esta, en “integrales” y “periféricas”.

Las proteínas integrales toman contacto tanto con el lado exterior, como con el interior de la membrana, se pueden asociar tanto con los ácidos grasos así mismo con los grupos fosfatos, por lo tanto se dice también que estas proteínas son de transmundana.

La función de estas proteínas esta asociada con la entrada y salida de sustancias a través de la membrana

Las proteínas periféricas de la membrana no penetran en el interior hidrofóbico de la bicapa fosfolipídica, asociándose con la bicapa mediante interacciones débiles en los grupos fosfatos, se encargas de captar mensajes.

Casi en forma invariable hay proteínas que se encuentran asociadas con carbohidrátos, por lo cual se las denomina como Glucoproteínas.

En este caso las capas de fosfolípidos se ubican de tal manera que los círculos (PO

4)

Queden expuestos al agua, y las rayas entre La capa separadas del agua.

Teoría del mosaico fluido

En 1972 Singer y Nicolson describieron la estructura de las membranas celulares y con ello las descripción de la misma, Las bicapas lipídicas son fluidas, los fosfolípidos individuales se mueven rápidamente por la superficie bidimensional de la membrana. Esta estructura, que se propone para las membrana biológicas, se conoce como el modelo de mosaico fluido, donde mosaico se refiere al hecho que también la integran proteínas, colesterol, y otros tipos de moléculas insertadas entre los fofolípidos. La descripción de la membrana celular según esta teoría seria que es una bicapa lipídica fluida semipermeable y selectiva.

Transporte celular

Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, y regula el paso de otras moléculas.

Al movimiento de sustancias se le llama transporte celular y se divide en dos tipos: el activo y el pasivo:

El transporte pasivo:

Es el paso de soluto favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos, y no requiere de energía

Difusión. Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente ejemplo el perfume que se difunde en una habitación

Dialisis cuando el soluto se mueve a través de una una bicapa lipídica (membrana celular). Es el proceso que sucede en los riñones y con el cual se filtra la sangre de impurezas

Osmosis es el paso de agua a través de una membrana celular y a favor del gradiente de concentración.

Este movimiento sucede del medio hipotónico al medio hipertónico (menor presión osmótica) el medio hipertónico mayor presión osmótica.

La presión osmótica se define como la presión que ejerce el agua al atravesar una membrana celular semipermeable, este movimiento busca una condición de equilibrio (isotónica) de tal manera que el agua fluye al medio hipertónico el cual esta a mayor concertación de soluto, con ello el medio se diluye disminuyendo la concentración, y aumentando el volumen de la disolución, por otro lado el medio hipotónico (que está a menor concentración) disminuye su volumen aumentando la concentración.

Transporte activo

En este proceso actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente.

Ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K,

La bomba de Na + /K + Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente y requiere energía ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte. Gracias a este mecanismo se lleva a cabo el impulso nervioso.

Endocitosis: Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis.

Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas.

Fagocitosis. Se forman grandes vesículas que ingieren microorganismos y restos celulares.

Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular. Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al medio. Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho.

Organelas citoplasmáticas

Retículo endoplasmático rugoso

Está formado por una red de membranas paralelas interconectadas con ribosomas adheridos a el, de hay el nombre de rugoso, su función se asocia con la síntesis de proteínas, siempre se localiza a partir del núcleo y de este sitio se extiende hacia el citoplasma.

Las proteínas formadas en el se almacenan momentáneamente, y posteriormente son transportadas por medio de vesículas hacia el aparato de Golgi.

Retículo endoplasmático liso

Consiste en membranas con forma “tubular” carece de ribosomas y normalmente se localiza al final de RER.

Su función se asocia con la síntesis de todo tipo de lípidos, además de que el se lleva a cabo un proceso de desintoxicación de la célula, esto significa que sustancias que son potencialmente perjudiciales para la misma son desactivadas en el.

Aparato de Golgi

Es un conjunto de sacos membranosos no interconectados, su función es diversa, ya que se asocia a ellos las siguientes funciones:

a- almacenar sustancia producidas en la célula.

b- seleccionar sustancias

c- procesar sustancias

d- eliminar desechos

e- formar lisosomas

La sustancias producidas en los retículos viajan en vesículas al aparato de Golgi en el se almacenan, posteriormente como en el caso de los lisosomas, el aparato de golgi selecciona las enzimas hidrolíticas que forman a los lisosomas y estas las deposita en vesículas que permanecen en la célula, si fuera un desecho este envuelto en una vesicula es expulsado fuera de la celula.

Los lisosomas tienen como función principal la digestión celular, que consiste en desintegrar sustancias complejas para poder utilizar sus componentes como fuente de nutrientes, también es posible que los lisosomas sean utilizados para desintegrar cuerpos extraños como en el caso de los leucocitos al fagocitar bacterias, en el caso de los renacuajos los lisosomas ayudan a utilizar como fuente alimenticias las reservas que se encuentran en la cola.

Mitocondrias

Son las centrales energéticas de la célula, son capaces de convertir en ATP los nutrientes que son ingeridos, esto se realiza mediante un proceso denominado respiración celular, este proceso se divide en cuatro etapas:

Glucolisis en esta etapa la glucosa es disociada y convertida en una molécula de ácido pirúvico, este

proceso sucede en el citoplasma.

Posteriormente el ácido pirúvico producido es convertido en Acetil coenzima A en una fase denominada puente, seguidamente en la matriz mitocondrial se presenta el ciclo de Kreps en el cual el acetil coenzima A se convierte en moléculas de NADH y FADH2 estas moléculas se convertirán posteriormente en ATP durante la face denominada quimiosmosis la cual también se produce en la mitocondria justamente en el espacio intermembranal.

C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O + 36 ATP

En la ecuación anterior se representa el proceso de la respiración celular note los productos y la presencia de glucosa (C6H12O6)

Plastidios

Son estructuras propias de las células vegetales, se encargan de almacenar todo tipo de pigmentos y alimentos.

Se nombran según la sustancia que almacenan si lo que alamacenan es clorofila el plastidio se llamará entonces cloroplasto, si lo que almacena es pigmentos variados como xantófilas (amarillo) ficoeritrina (rojo) o ficocianina (azul) enctonces el plastidio se llamará cromoplasto.

Los plastidios que almacenan sustancias alimenticias se llamarán leucoplastos (significa sin color) y si el alimento es almidón el nombre es amiloplasto, si es aceite entonces oleoplasto.

fotosíntesis este proceso sucede en el cloroplasto de hay su importancia este proceso se divide en dos fases:

la fotodependiente en ella la luz del sol es imprescindible, esta luz es captada por la clorofila almacenada en la grana del cloroplasto y es transferida a moléculas de ATP y NADPH2 las cuales en el proceso fotoindependiente serán transformadas en carbohidrátos especialmente glucosa, este proceso sucede en el estroma del cloroplasto.

Vacuolas

Son las encargadas de mantener la presión de turgencias en las células, ellas almacenan agua y todo tipo de sustancias, el agua que ellas almacenan generan presión de turgencia sobre las paredes celulares de la célula manteniendo la forma y permitiendo que la célula se elongue siempre y cuando la célula posee pared celular primario, ya que la presión no tienen efecto de elongar a las células con pared secundaria.