FACULTAD DE CIENCIAS, ECONÓMICAS, ADMINISTRATIVAS Y CONTABLES

CARRERA PROFESIONAL DE CONTABILIDAD

BIOLOGIA

TRANSPORTE CELULAR

INTRODUCCIÓN

El cuerpo humano es un conjunto formado por cincuenta billones de células, agrupadas en

tejidos y organizadas en diferentes sistemas. Si quisieras formar un cuerpo podrías comprar

los elementos básicos en cualquier parte por muy poco dinero; pero la vida que albergan

estas células reunidas con un propósito concreto, lo convierten en algo de valor

incalculable.

Nuestro organismo parece saber que de la unión nace la fuerza, pues las células se

organizan en tejidos, órganos, aparatos y sistemas para realizar sus funciones. Sin embargo,

y a pesar de su enorme rendimiento, el cuerpo humano sigue en constante evolución, sobre

todo si es un recién llegado al planeta.

Todos los organismos vivos están formados por células, y en general se dice que ninguno es

un ser vivo si no consta al menos de una. Algunos organismos microscópicos, como

bacterias y protozoos, son células únicas (unicelulares), mientras que los animales y plantas

están formados por muchos millones de células organizadas en tejidos y órganos.

Para realizar su trabajo, la célula tiene en su interior componentes esenciales; son sustancias

químicas y enzimas que reaccionan para proveerla de energía.

El movimiento constante de sustancias a través de la membrana celular y todo lo antes

mencionado se denomina transporte celular.

Todas las células que forman a los seres vivos tienen una membrana plasmática que es

intermedia entre el interior de la célula y su entorno y que además cumple ciertas funciones

que son importante como: Proteger la célula o los organelos del medio externo, Mantener

una forma estable de la célula, regular el transporte de sustancias y energía hacia adentro o

hacia afuera de la célula, Permitir la comunicación entre las células adyacentes, Permitir el

reconocimiento celular, Permitir la movilidad de algunas células u orgánulos, .

La membrana realiza ciertos mecanismos para lograr el transporte celular. Los mecanismos

que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas de las células son

esenciales para la vida y la comunicación de las células. Entre ellos están el transporte

pasivo y el transporte activo.

Conocer el proceso de transporte celular es importante para una persona ya que esta será la

base del cuidado y protección de su organismo, tomando en cuenta estos aspectos a lo largo

de su vida.

TRANSPORTE CELULAR

Dentro de la célula se llevan a cabo muchas actividades metabólicas. Los azúcares se

rompen y liberan energía, se sintetizan proteínas partiendo de materiales simples, se

producen materiales de desecho.

La célula necesita recibir materiales para llevar a cabo sus procesos vitales, necesita

eliminar los materiales de desecho antes de que se acumulen y causen daño.

La obtención de materiales y la eliminación de desechos, se realizan a través del

intercambio de materiales con el ambiente.

El movimiento constante de sustancias a través de la membrana celular y todo lo antes

mencionado se denomina TRASPORTE CELULAR. El proceso de transporte es

importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del

metabolismo y adquirir nutrientes, gracias a la capacidad de la membrana celular de

permitir el paso o salida de manera selectiva de algunas sustancias.

En todos los sistemas vivos la regulación del intercambio de sustancias con el mundo

inanimado ayuda a mantener un ambiente interno controlando el paso de sustancias hacia el

interior y el exterior de la célula y es realizada por la membrana. En los organismos

multicelulares, la membrana celular tiene la tarea adicional de regular el intercambio de

sustancias entre las distintas células especializadas que los constituyen. El control de este

permanente intercambio es esencial para proteger la integridad de cada célula, para

mantener las muy estrictas condiciones de pH y concentraciones iónicas que permiten el

desarrollo de sus procesos metabólicos y la coordinación de sus actividades.

MEMBRANA PLASMÁTICA

Todas las células que forman a los seres vivos tienen una membrana plasmática que es

intermedia entre el interior de la célula y su entorno.

La membrana plasmática participa en todos los procesos de intercambio celular, tanto los

que las células efectúan para introducir nutrientes, como aquellos con los cuales se

expulsan materiales de desecho.

Químicamente, la membrana de las células está constituida por una mezcla de materiales

grasos y de proteínas, que confieren a la estructura flexibilidad y resistencia,

respectivamente; además de que interaccionan de manera particular con los ambientes

interno y externo.

En las células de las plantas, la membrana plasmática está rodeada por una pared celular,

que le brinda rigidez a la célula.

La membrana plasmática constituye la muestra principal de las membranas biológicas, que

forman estructuras muy complejas tanto en el interior como hacia el exterior de las células

eucariontes.

Las membranas biológicas delimitan a los organelos y sirven como un medio para fijar toda

la maquinaria encargada de realizar procesos celulares específicos.

La membrana es una estructura dinámica cuyos componentes se mueven, cambian y

cumplen papeles fisiológicos vitales permitiendo que las células interactúen con otras

células y con las moléculas del ambiente.

Los componentes básicos de las membranas celulares son:

_ Proteínas: representan el 60% de la composición. Tienen varias funciones como ser:

participación en la organización estructural, en la permeabilidad, como receptores, como

transmisores de señales o de informaciones a través de sus enzimas. Pueden ser integrales a

la membrana o periféricas.

_ Fosfolípidos: moléculas anfipáticas que constituyen el 40% de la estructura.

_ Glúcidos: se encuentran en combinación con proteínas (glucoproteínas) y lípidos

(lipoproteínas).

FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

• Protege la célula o a los organelos del medio externo.

• Mantiene una forma estable de la célula u organelo.

• Regula el transporte de sustancias y energía hacia adentro o hacia afuera de la célula

u orgánulo

• Permite la comunicación entre las células adyacentes.

• Permite el reconocimiento celular.

• Permite la movilidad de algunas células u orgánulos.

• La membrana es selectivamente permeable. Puede impedir el paso de proteínas y

lípidos, mientras da paso a azúcares simples, oxígeno, agua y bióxido de carbono.

Permeabilidad Selectiva

Es la capacidad de la membrana de incorporar las sustancias necesarias para la célula y

descartar los desechos celulares ya que iimpide que algunas sustancias, como las proteínas

y los lípidos, entren a la célula y permite el paso de azúcares simples, oxígeno, agua y

bióxido de carbono.

La Permeabilidad a través de la membrana depende de factores:

Solubilidad en los lípidos: Sustancias liposolubles (ej. moléculas hidrófobas, no

polares) penetran con facilidad la bicapa de fosfolípidos. Por otro lado el agua no

pasa con facilidad.

Tamaño: Muchas moléculas de gran tamaño (glucosa, proteínas, aminoácidos,

ácidos nucleicos) no pasan a través de la bicapa de fosfolípidos

Carga: Moléculas cargadas y los iones (k+, Mg+2, Ca+2, Cl-) no pueden pasar, en

condiciones normales, a través de la membrana.

MECANISMOS DE TRANSPORTE DE LA MEMBRANA

Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar las membranas plasmáticas de las

células son esenciales para la vida y la comunicación de las células. Para ello, la célula

dispone de dos procesos: 

1. Transporte pasivo

Se define como el movimiento libre de moléculas a través de la membrana a favor

de un gradiente de concentración. No requiere de energía celular. Depende de la

energía cinética de las partículas de la materia (átomos y moléculas) que están en

constante movimiento.

Es decir no requiere el consumo de energía (ATP).

El movimiento ocurre por diferencias en la concentración y en las cargas eléctricas

de las sustancias en ambos lados de la membrana.

Tenemos los siguientes mecanismos:

Difusión simple

Ósmosis

Ultrafiltración

Difusión facilitada

a. Difusión simple

Las moléculas en solución están dotadas de energía cinética y, por tanto, tienen

movimientos que se realizan al azar. La difusión consiste en la mezcla de estas

moléculas debido a su energía cinética cuando existe un gradiente de concentración;

es decir; cuando en una parte de la solución la concentración de las moléculas es

más elevada.

La difusión tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes y

será tanto más rápida cuanto mayor sea la energía cinética (que depende de la

temperatura) y el gradiente de concentración y cuanto menor sea el tamaño de las

moléculas. 

Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido de carbono, esteroides,

vitaminas liposolubles, urea, glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular

atraviesan la membrana celular por difusión, disolviéndose en la capa de

fosfolípidos. 

Algunas sustancias iónicas también pueden cruzar la membrana plasmática por

difusión, pero empleando los canales constituidos por proteínas integrales llenas de

agua. Algunos ejemplos notables son el Na+, K+, HCO3, Ca++, etc. Debido al

pequeño tamaño de los canales, la difusión a través de estos es mucho más lenta que

a través de la bicapa fosfolipídica.

La difusión es el movimiento de átomos y moléculas de una región de mayor

concentración a una de menor concentración.

En el caso de un cubo de azúcar en un vaso de agua, la difusión continuará hasta

que el azúcar esté diluido por completo en el agua.

Una vez que esto ocurre, la concentración no cambia. Las moléculas seguirán

moviéndose pero la concentración se mantendrá constante y a esto se le llama

equilibrio dinámico.

El gradiente de concentración es la medida de la diferencia de la concentración de

una sustancia en dos regiones.

La velocidad de la difusión es directamente proporcional al tamaño del gradiente de

concentración.

Mayor gradiente de concentración Mayor velocidad de difusión

El oxígeno y el bióxido de carbono pasan a través de los poros de la membrana

celular por difusión.

Las moléculas de oxígeno están altamente concentradas fuera de la célula y se

difunden hacia el interior de la célula.

Las moléculas de bióxido de carbono se difunden en cambio hacia el exterior de la

célula donde está menos concentrado, moléculas solubles en lípidos como etanol, y

moléculas pequeñas como H2O, CO2 y O2.

b. Osmosis

Es otro proceso de transporte pasivo, mediante el cual, un disolvente –el agua en el

caso de los sistemas biológicos– pasa selectivamente a través de una membrana

semipermeable.

La membrana de las células es una membrana semipermeable ya que permite el

paso del agua por difusión pero no la de iones y otros materiales.

Si la concentración de agua es mayor (o, lo que es lo mismo, la concentración de

solutos es menor) de un lado de la membrana que la del otro lado, existe una

tendencia a que el agua pase al lado donde su concentración es menor. 

El movimiento del agua a través de la membrana semipermeable genera un presión

hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es la presión necesaria

para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana

semipermeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones.

La ósmosis puede entenderse muy bien considerando el efecto de las diferentes

concentraciones de agua sobre la forma de las células. Para mantener la forma de un

célula, por ejemplo un hematíe, esta debe estar rodeada de una solución isotónica, lo

que quiere decir que la concentración de agua de esta solución es la misma que la

del interior de la célula. En condiciones normales, el suero salino normal (0,9% de

NaCl) es isotónico para los hematíes. 

Si los hematíes son llevados a una solución que contenga menos sales (se dice que

la solución es hipotónica), dado que la membrana celular es semipermeable, sólo el

agua puede atravesarla. Al ser la concentración de agua mayor en la solución

hipotónica, el agua entra en el hematíe con lo que este se hincha, pudiendo

eventualmente estallar (este fenómeno se conoce con el nombre de hemolisis.

Por el contrario, si los hematíes se llevan a una solución hipertónica (con una

concentración de sales superior a la del hematíe) parte del agua de este pasará a la

solución produciéndose el fenómeno de crenación y quedando los hematíes como

"arrugados".

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 menor concentración a uno de mayor 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.

Ósmosis en una célula animal

En un medio isotónico, hay un equilibrio dinámico, es decir, el paso constante

de agua. En un medio hipotónico, la célula absorbe agua hinchándose y hasta el

punto en que puede estallar dando origen a la citólisis. En un medio hipertónico,

la célula arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación.

Ósmosis en una célula vegetal

En un medio isotónico, existe un equilibrio dinámico. En un medio hipotónico,

la célula toma agua y sus vacuolas se llenan aumentando la presión de turgencia.

Turgencia: Fenómeno que se da en las células vegetales, en la cual aumenta el

agua en la vacuola, aumenta el volumen de la célula y la pared va a dar

contención impidiendo que la célula se rompa. En un medio hipertónico, la

célula elimina agua y el volumen de la vacuola disminuye, produciendo que la

membrana plasmática se despegue de la pared celular, ocurriendo la plasmólisis

Plasmólisis: Se libera agua, disminuye el agua en la vacuola y disminuye el

volumen celular. Se separa la Membrana Plasmática de la pared celular.

c. Ultrafiltración

En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de

una membrana por efecto de una presión hidrostática. El movimiento es siempre

desde el área de mayor presión al de menos presión.

La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la

presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas

moléculas pequeñas (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. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no

pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre. 

d. Difusión 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. Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana

plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína

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

La insulina, una hormona producida por el páncreas, facilita la difusión de la

glucosa hacia el interior de las células, disminuyendo su concentración en la sangre.

Esto explica el por qué la ausencia o disminución de la insulina en la diabetes

mellitus aumenta los niveles de glucosa en sangre al mismo tiempo que obliga a las

células a utilizar una fuente de energía diferente de este monosacárido.

2. Transporte activo

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. 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: Uniportadores:

son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la

membrana. 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+).

Como ejemplo de transporte activo, en la célula existe un mecanismo conocido

como bomba de Na+ -K+ que mantiene las concentraciones adecuadas de sodio y

potasio en la célula, en contra de su gradiente de concentración y/o eléctrico. Este

mecanismo de transporte es muy importante para el correcto funcionamiento

celular, ya que permite regular las concentraciones de iones ne la célula, la carga

eléctrica y el mantenimiento del potencial de la membrana, entre otros aspectos.

Hay dos tipos de transporte activo:

a. Exocitosis

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. Este proceso, hace parte de la formación de Estalagmitas

b. Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al

interior de la célula a través de la membrana.

Se conocen tres tipos de endocitosis:

Pinocitosis

La pinocitosis (del griego pinein, beber)es un proceso que consiste en la

incorporación de proteínas y otras sustancias solubles en vesículas con un

alto contenido de agua.

Fagocitosis

Es el mecanismo de endocitosis que se produce cuando se engloban

sustancias de tamaño relativamente grandes como bacterias, polvo

atmosférico, partículas virales y cuerpos extraños. Además constituye un

mecanismo de defensa cuando es desarrollada por los leucocitos de la

sangre, o una forma de nutrición, como en el caso de algunos protistas.

Endocitosis mediante un receptor: este es un proceso similar a la pinocitosis,

con la salvedad de que la invaginación de la membrana sólo tiene lugar

cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor

existente en la membrana.

Una vez formada la vesícula endocítica está se une a otras vesículas para

formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se

produce la separación del ligando y del receptor: Los receptores son

separados y devueltos a la membrana, mientras que el ligando se fusiona con

un liposoma siendo digerido por las enzimas de este último.

Aunque este mecanismo es muy específico, a veces moléculas extrañas

utilizan los receptores para penetrar en el interior de la célula. Así, el HIV

(virus de la inmunodeficiencia adquirida o del sida) entra en las células de

los linfocitos uniéndose a unas glicoproteínas llamadas CD4 que están

presentes en la membrana de los mismos.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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