Transporte a través de la membrana celular o plasmática

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Transporte a través de la membrana celular o plasmática

  1. 1. transporte a través de la membrana celular o plasmáticaEl proceso de transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior losdesechos del metabolismo, también sustancias que sintetiza como hormonas y además, es forma en queadquiere nutrientes del medio externo, gracias a la capacidad de la membrana celular de permitir el pasoo salida de manera selectiva de algunas sustancias. Las vías de transporte a través de la membranacelular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:[editar]Transporte pasivoTransporte simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no requiereusar energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o del gradiente de carga eléctrica.Hay tres tipos de transporte pasivo: 1. Osmósis: (transporte de moléculas de agua solvente) a través de la membrana plasmática a favor de su gradiente de concentración. 2. Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática como los gases respiratorios y el alcohol.(movimiento de solutos) 3. Difusión facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador para que las sustancias atraviesen la membrana.Se pueden encontrar dos tipos principales de difusión simple: Mediante la bicapa lipídica. Mediante los canales iónicos.[editar]ÓsmosisArtículo principal: Ósmosis.Comportamiento de célula animal ante distintas presiones osmoticasComportamiento de célula vegetal ante distintas presiones osmoticasLa ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua sontransportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde el punto en que haymenor concentración de solutos al de mayor concentración para igualar concentraciones en ambosextremos de la membrana bicapa fosfolipidica. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula,
  2. 2. la ósmosis varía. La función de la osmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho procesono requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis es un fenómeno consistente en elpaso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de altaconcentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable.[editar]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 lacitólisis. En un medio hipertónico, la célula pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llamacrenación.[editar]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, dando lugar a la turgencencia. 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[editar]Difusión facilitadaAlgunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana ydemasiado hidrofílicos para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos y colesterol. Tal es el casode la glucosa y algunos otros monosacáridos.Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusiónfacilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteínatransportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llegaal citoplasma, una quinasa (enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar) transforma la glucosa englucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempremuy 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[editar]Transporte activoEs un mecanismo que permite a la célula transportar sustancias disueltas a través de su membranadesde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración. Es un proceso que requiereenergía, llamado también producto activo debido al movimiento absorbente de partículas que es unproceso de energía para requerir que mueva el material a través de una membrana de la célula y sube elgradiente de la concentración. La célula utiliza transporte activo en tres situaciones: cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración. cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables. cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.
  3. 3. En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente deH+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, porprocesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. Eltransporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico derebalanceo 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 procariotasse 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 quese acopla la energía metabólica con el transporte del soluto aún no está dilucidado, pero en general semaneja la hipótesis de que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, experimentanun cambio conformacional dependiente de energía que les hace perder dicha afinidad, lo que supone laliberación de la sustancia al interior celular.El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o encontra 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 unmedio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte deenergía 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 observantres 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+).[editar]Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasioArtículo principal: Bomba sodio-potasio.Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de ATP y es laencargada de transportar 2 iones de potasio que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea 3iones sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que quimicamente tanto el sodiocomo el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de 2 iones potasio (Ingreso de 2 cargaspositivas) y egreso de 3 iones sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como resultado una perdidade la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio"electronegativo con respecto al medio extracelular". En caso particular de las neuronas en estado dereposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o dereposo-descanso. Participa activamente en el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve alestado de reposo.[editar]Transporte activo secundario o cotransporteEs el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como losaminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentraciónde los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodiodel intestino delgado). Intercambiador calcio-sodio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) hacia el exterior de la célula empleando para ello el gradiente de sodio; su finalidad es mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces menor que en el medio externo. Por cada catión
  4. 4. Ca2+ expulsado por el intercambiador al medio extracelular penetran tres cationes Na+ al interior celular.1 Se sabe que las variaciones en la concentración intracelular del Ca2+ (segundo mensajero) se producen como respuesta a diversos estímulos y están involucradas en procesos como la contracción muscular, laexpresión genética, la diferenciación celular, la secreción, y varias funciones de las neuronas. Dada la variedad de procesos metabólicos regulados por el Ca2+, un aumento de la concentración de Ca2+ en el citoplasma puede provocar un funcionamiento anormal de los mismos. Si el aumento de la concentración de Ca2+ en la fase acuosa del citoplasma se aproxima a un décimo de la del medio externo, el trastorno metabólico producido conduce a la muerte celular. El calcio es el mineral más abundante del organismo, además de cumplir múltiples funciones.2[editar]Transporte en masaLas macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por dos mecanismos:[editar]EndocitosisArtículo principal: Endocitosis.La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes opartículas, este proceso se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores através de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la paredcelular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosomaque realizará la digestión del contenido vesicular.Existen tres procesos: Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante pequeñas vesículas. Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas (fagosomas) que se desprenden de la membrana celular.
  5. 5.  Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo especifica, captura macromoleculas especificas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en las membrana plasmatica (especificas).Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesiculas y las transportan al interior de la célula. Laendocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.[editar]ExocitosisArtículo principal: Exocitosis.Es la expulsión o secreción de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con lamembrana celular.La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con lamembrana citoplasmática, liberando su contenido.La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en lafunción endocrina.También interviene la exocitosis en la secreción de un neurotransmisor a la brecha sináptica, paraposibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. La secreción química desencadena unadespolarización del potencial de membrana, desde el axón de la célula emisora hacia la dendrita (u otraparte) de la célula receptora. Este neurotransmisor será luego recuperado por endocitosis para serreutilizado. Sin este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entreneuronas.ResumenLa Na+, K+-ATPasa conocida también como la bomba de sodio es un transportador deiones que juega un papel central en el mantenimiento de los gradientes de sodio y esresponsable del transporte virtual de todos los nutrientes y metabolitos. La bomba desodio esta compuesta de al menos dos subunidades, α y β. En los epitelios la bombase encuentra localizada en un dominio específico de la membrana plasmática. Lapolaridad de la bomba de sodio recién sintetizada se consigue por una secuencia deeventos que incluye su selección en la red trans tubular de Golgi, su tráfico y llegada ala membrana lateral y la retención selectiva en este dominio generada por anclaje alcitoesqueleto y la interacción entre subunidades- β1 de las células vecinas, en elespacio intercelular. En contraste a la mayoría de los epitelios, las células del epiteliopigmentario de la retina (EPR) expresan a la bomba de sodio en el dominio apical.Esta polaridad invertida de la Na+,K+-ATPasa en las células EPR llamo nuestraatención, dado que los mecanismos de polarización de la bomba no son claros.Nuestra hipótesis de trabajo es que la polaridad de la bomba en las células EPR estáregulada por la subunidad β y mas precisamente por el tipo de isoformas que expresa.En el presente estudio examinamos y comparamos la expresión y localización de lastres isoformas de la subunidad β de la Na+,K+-ATPasa (β1, β2 y β3) en la línea celularARPE-19 (células inmortalizadas del EPR de humano), por técnicas de Western blot(WB) e Inmunoflorescencia (IF). La línea celular ARPE-19 fue cultivada por 8semanas, tiempo necesario para que se adquiera el fenotipo EPR (re-morfogénesis).Encontramos que la expresión de las diferentes isoformas de la subunidad β fuetiempo y dominio dependiente. Las tres isoformas β (β1, β2 y β3) fueron detectadas. Sinembargo, mientras que β1 fue detectada a lo largo de las 8 semanas de cultivo, laexpresión de β2 y β3 fue sobre expresada durante la re-morfogénesis, es decir ambas
  6. 6. son ausentes durante las primeras tres semanas de cultivo y aparecen alrededor de lacuarta semana. Mientras que β1 y β3 se localizan (por IF) en el dominio basolateral, β2se observa en el dominio apical. Este es el primer estudio sobre la expresión de lastres isoformas de la subunidad β en las células EPR. Nuestros resultados indican queen la línea celular ARPE-19 las tres isoformas se expresan, de manera dominioespecífica. Además se sugiere que la localización apical de la bomba de sodio en EPRse debe probablemente a la expresión de la subunidad β2, la cual contiene informaciónque polariza a la bomba de sodio en el dominio apical. Estos hallazgos secorroborarán en cultivos primarios y en tejidos obtenidos de ojos de cerdos para darsustento a nuestra conclusión.

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