Transporte de membrana celular: tipos y permeabilidad selectiva

Transporte de membrana celular

Los solutos, incluidos los nutrientes, iones y otros compuestos, que están presentes en el entorno extracelular deben transportarse a través de la membrana plasmática para ser utilizados en la célula y, viceversa, otros solutos deben transportarse fuera de la célula. Una de las principales características determinantes del transporte de tales moléculas a través de la célula es la composición de la membrana plasmática que incluye una bicapa lipídica con proteínas incrustadas entre estas dos capas. Esta composición bioquímica da como resultado que la membrana plasmática sea permeable a algunos compuestos pero no a otros, por lo demás se considera permeabilidad selectiva . El transporte de muchos solutos a través de esta membrana implica proteínas de transporte de membrana que son específicas para una molécula determinada.

Transporte pasivo y activo

El transporte pasivo se define además como difusión simple o difusión facilitada (activa). En difusión simple , los iones y otras moléculas se difunden a través de la bicapa lipídica sin necesidad de energía. La permeabilidad de la membrana celular, los lípidos en la bicapa y las proteínas entre ellos determinan la velocidad de difusión pasiva y los solutos que pueden ser transportados a través de este mecanismo. Por el contrario, la difusión facilitadade moléculas a través de la membrana plasmática involucra proteínas de transporte especializadas dentro de esta capa que captan y excluyen activamente ciertos iones. Por ejemplo, el ión potasio se transporta a través de la membrana plasmática a través de la hidrógeno ATPasa que afecta el potencial de membrana y, por lo tanto, permite ese transporte pasivo facilitado de este ión basado en un gradiente de carga, transportadores de afinidad y canales iónicos.

Las cuatro propiedades que determinan si un soluto puede introducirse en la célula mediante difusión simple o facilitada incluyen:

• Gradiente de concentración de iones. Por ejemplo, el agua se mueve a través de un gradiente de iones.
• Hidrofobicidad, es decir, si una molécula es repelida por el agua. Es más probable que las moléculas solubles en lípidos se difundan a través de la membrana.
• Masa o tamaño del soluto, ya que algunos pueden estar restringidos por la bicapa lipídica y las proteínas incluidas.
• Temperatura. el aumento de las temperaturas da como resultado una mayor energía y la capacidad de las moléculas para moverse a través de la membrana
• Carga iónica, como el ejemplo de potasio mencionado anteriormente.

Las moléculas que pueden transportarse a través de la célula mediante difusión simple incluyen gases (oxígeno y dióxido de carbono). Un ejemplo de esto ocurre en los alvéolos de los pulmones y los capilares subyacentes, la urea y otros productos de desecho en el hígado y los riñones, y el agua en los túbulos contorneados proximales del riñón.

Las moléculas que se transportan a través de la célula a través de la difusión facilitada incluyen glucosa y aminoácidos del torrente sanguíneo al interior de la célula y oxígeno en la sangre y los músculos.

El co-transporte activo o de iones y otros solutos es donde se transportan contra un gradiente electroquímico o de concentración, es decir, es lo opuesto a la ósmosis o difusión pasiva. Este proceso puede involucrar proteínas transportadoras o bombas. Se requiere energía, ATP, para este tipo de transporte. El transporte activo primario requiere hidrólisis de ATP para transportar un soluto específico. En tales casos, las enzimas ATPasa sirven como proteínas de transporte. Por el contrario, el transporte activo secundario implica la hidrólisis indirecta de ATP y el almacenamiento de energía a través de un gradiente electroquímico. Esto puede ocurrir debido a proteínas transportadoras activas secundarias.que lanza dos moléculas simultáneamente, una contra su gradiente natural y la otra siguiendo su gradiente. Estas dos moléculas se definen más en función de la direccionalidad de las dos moléculas.

Transporte Antiporter

El transporte antiportador (también considerado intercambiador o contratransportador) es donde una molécula se transporta en contra de su gradiente y desplaza uno o más iones a lo largo de su gradiente natural. Las dos moléculas proceden a moverse en direcciones opuestas. Una forma de pensar en este mecanismo es si una bola de billar golpea otra bola de billar y, debido a esta interacción, las dos bolas de billar chocan y se mueven hacia los extremos opuestos de la mesa de billar.

Un ejemplo de transporte antiportador es en las células del músculo cardíaco, donde se transportan 3 moléculas de sodio dentro de la célula y una molécula de calcio se transporta fuera de la célula.

Transporte Symporter

El transporte simportador es donde una molécula se transporta en contra de su gradiente y el proceso desplaza uno o más iones diferentes a lo largo de su gradiente natural. Sin embargo, en este caso, las dos moléculas se mueven en la misma dirección. Una forma de pensar en este mecanismo es como un paseo en Lyft. En este caso, el conductor gastará energía (gasolina) para conducir hasta un punto de encuentro acordado y recoger al pasajero. En este punto, el conductor y el pasajero se dirigen en la misma dirección.

Un simportador de ejemplo es el simportador de Na + / K + / 2Cl- en el asa de Henle en los túbulos renales del riñón, que transporta 4 moléculas de 3 tipos diferentes de iones; un ión de sodio (Na +), un ión de potasio (K +) y dos iones de cloruro (2Cl-).

Zapatillas

Las bombas son proteínas que hidrolizan el ATP para transportar un soluto específico a través de la membrana, lo que da como resultado un potencial de membrana de gradiente electroquímico. El mejor ejemplo de una bomba es la bomba de ATP de sodio y potasio que se ve en las células neuronales y renales. Tres moléculas de ATP se unen a esta bomba, que a su vez está unida al ATP. La hidrólisis de ATP da como resultado la fosforilación de la bomba en el lado citoplásmico, lo que da como resultado la liberación de iones de sodio al exterior. Los iones de potasio se unen a la porción extracelular de la bomba que da como resultado la desfosforilación y el transporte de potasio al interior de la célula.

Resumen de la lección

Varios iones y solutos deben transportarse dentro y fuera de la célula. La principal barrera para el transporte de tales moléculas es la membrana plasmática que contiene una capa de bilípidos y proteínas intermedias. Esto da como resultado una permeabilidad selectiva a ciertos solutos pero no a otros. Las dos formas principales en que los iones y solutos pueden transportarse dentro y fuera de las células son la difusión pasiva y el transporte activo. El transporte pasivo se define además como difusión simple o difusión facilitada (activa). En simple difusión, los iones y otras moléculas se difunden a través de la bicapa lipídica sin necesidad de energía. La permeabilidad de la membrana celular, los lípidos en la bicapa y las proteínas entre ellos determinan la velocidad de difusión pasiva y los solutos que pueden ser transportados a través de este mecanismo. Por el contrario, la difusión facilitada de moléculas a través de la membrana plasmática implica proteínas de transporte especializadas dentro de esta capa que captan y excluyen activamente ciertos iones.

El co-transporte activo o de iones y otros solutos es donde se transportan contra un gradiente electroquímico o de concentración, es decir, es lo opuesto a la ósmosis o difusión pasiva. Este proceso puede involucrar proteínas transportadoras o bombas. Se requiere energía, ATP, para este tipo de transporte. El tipo de transporte podría ser transporte antiportador , donde las dos moléculas se liberan en diferentes direcciones (una fuera de la célula y la otra dentro de la célula). El transporte simportador es donde ambas moléculas se liberan en la misma dirección, ya sea dentro o fuera de la célula. Zapatillasson proteínas que hidrolizan el ATP para transportar un soluto específico a través de la membrana, lo que da como resultado un potencial de membrana de gradiente electroquímico. El mejor ejemplo de una bomba es la bomba de ATP de sodio y potasio que se ve en las células neuronales y renales.