Los mecanismos de transporte de las membranas celulares hacen la diferencia entre la composición de los liquidos extra e intra celular.
Liquido extracelular: concentraciones mas elevadas de calcio, sodio, bicarbonato y cloruro.
Liquido intracelular: concentraciones mas elevadas de potasio, fosfatos, magnesio y proteínas .
La bicapa lipídica constituye una barrera para el movimiento de la mayoría de las sustancias hidrosolubles. La mayoría de sustancias liposolubles atraviesan directamente la bicapa lipídica, mientras que las moléculas de proteínas de la bicapa lipídica constituyen una via de transporte alternativa para sustancias hidrosolubles.
Las proteínas de los canales proporcionan una via acuosa para el movimiento (principalmente) de iones a través de la membrana.
Las proteínas transportadoras se unen a moléculas o iones específicos y después sufren cambios estructurales que desplazan las moléculas a través de la membrana.
DIFUSION O TRANSPORTE ACTIVO
DIFUSION: significa movimiento molecular aleatorio, ya sea a través de espacios intermoleculares en una membrana celular o en combinación con una proteína transportadora.
TRANSPORTE ACTIVO: significa movimiento de sustancias a través de la membrana en combinación con una proteína transportadora, y también con un gradiente electroquímico.
DIFUSION
Movimiento continuo de moléculas en liquidos o gases, se divide en dos subtipos: difusión simple y difusión facilitada.
Difusión simple: las moléculas se mueven a través de la membrana sin unirse a proteínas transportadoras, puede producirse de dos formas: 1). a través de los intersticios de la bicapa lipídica, y 2). a través de los canales proteicos llenos de agua que recorren la membrana celular.
Difusión facilitada: precisa de una proteína transportadora. Esta proteína ayuda al paso de las moléculas a través de la membrana, probablemente al unirse químicamente con ellas y facilitar, así, su desplazamiento a través de la membrana.
Uno de los factores más importantes que determina la rapidez con la que una sustancia difunde a través de la bicapa lipídica es la liposolubilidad de la sustancia. Por ejemplo, la liposolubilidad del oxígeno, del nitrógeno, del anhídrido carbónico y de los alcoholes es elevada, de modo que todas estas sustancias pueden disolverse directamente en la bicapa lipídica y pueden difundir a través de la membrana celular de la misma manera que se produce difusión de solutos en agua en una solución acuosa. Por razones evidentes, la velocidad de difusión de cada una de estas sustancias a través de la membrana es directamente proporcional a su liposolubilidad.
Los canales proteicos se distinguen por dos características importantes: 1) con frecuencia son permeables de manera selectiva a ciertas sustancias y 2) muchos de los canales se pueden abrir o cerrar por compuertas que son reguladas por señales eléctricas (canales activados por voltaje) o sustancias c químicas que se unen a las proteínas de canales (canales acti- 3 vados por ligandos).
Activación por voltaje. En este caso la conformación molecular de la compuerta o de sus enlaces químicos responde al potencial eléctrico que se establece a través de la membrana celular. Cuando hay una carga negativa intensa en el interior de la membrana celular, esto probablemente haga que las compuertas de sodio del exterior permanezcan firmemente cerradas; por el contrario, cuando el interior de la membrana pierde su carga negativa estas compuertas se abrirían súbitamente y permitirían que cantidades muy grandes de sodio entraran a través de los poros de sodio. Este es el mecanismo básico para generar los potenciales de acción nerviosos que son responsables de las señales nerviosas.
Activación química (por ligando). Las compuertas de algunos canales proteicos se abren por la unión de una sustancia química (un ligando) a la proteína; esto produce un cambio conformacional o un cambio de los enlaces químicos de la molécula de la proteína que abre o cierra la compuerta. Esto se denomina activación química o activación por ligando. denomina activación química o activación por ligando. Uno de los casos más importantes de activación química es el efecto de la acetilcolina sobre el denominado canal de la acetilcolina.
La difusión facilitada también se denomina difusión mediada por un transportador porque una sustancia que se transporta de esta manera difunde a través de la membrana utilizando una proteína transportadora específica para contribuir al transporte. Es decir, el transportador facilita la difusión de la sustancia hasta el otro lado. La velocidad a la que se pueden transportar moléculas por este mecanismo nunca puede ser mayor que la velocidad a la que la molécula proteica transportadora puede experimentar el cambio en un sentido y en otro entre sus dos estados. Sin embargo, se debe señalar de manera específica que este mecanismo permite que la molécula transportada se mueva (es decir, que «difunda») en ambas direcciones a través de la membrana.
Efecto de una diferencia de presión a través de la membrana. En ocasiones se produce una gran diferencia de presión entre los dos lados de una membrana permeable. Esto se produce, por ejemplo, en la membrana capilar sanguínea de todos los tejidos del cuerpo. La presión es aproximadamente 20 mmHg mayor en el interior del capilar que en el exterior. La presión realmente significa la suma de todas las fuerzas de las diferentes moléculas que chocan contra una unidad de superficie en un momento dado. Por tanto, cuando la presión es mayor en un lado de la membrana que en el otro, esto significa que la suma de todas las fuerzas de las moléculas que chocan con los canales de ese lado de la membrana es mayor que en el otro lado.
Osmosis a través de membranas con permeabilidad selectiva: «difusión neta» de agua.
Este proceso de movimiento neto del agua que se debe a la producción de una diferencia de la concentración del agua se denomina osmosis.
Las moléculas de agua atraviesan la membrana celular con facilidad, mientras que los iones de sodio y cloruro pasan sólo con dificultad. Por tanto, la solución de cloruro sódico es realmente una mezcla de moléculas de agua difusibles y de iones de sodio y cloruro no difusibles, y se dice que la membrana es permeable de manera selectiva al agua, pero mucho menos a los iones sodio y cloruro.
La cantidad exacta de presión necesaria para detener la osmosis se denomina presión osmótica de la solución de cloruro sódico.
Importancia del número de partículas osmóticas (concentración molar) en la determinación de la presión
osmótica. La presión osmótica que ejercen las partículas de una solución, ya sean moléculas o iones, está determinada por el número de partículas por unidad de volumen del líquido, no por la masa de las partículas. La razón de esto es que todas las partículas de una solución, independientemente de su masa, ejercen, en promedio, la misma cantidad de presión contra la membrana. Es decir, las partículas grandes, que tienen una masa (m) mayor que las partículas pequeñas, se mueven a velocidades (v) más lentas. «Osmolalidad»; el osmol. Para expresar la concentración de una solución en función del número de partículas se utiliza la unidad denominada osmol en lugar de los gramos. Un osmol es el peso molecular-gramo de un soluto osmóticamente activo. Así, se dice que una solución que tiene 1 osmol de soluto disuelto por cada kilogramo de agua tiene una osmolalidad de 1 osmol por kilogramo, y una solución que tiene 1/1.000 osmoles disueltos por kilogramo tiene una osmolalidad de 1 osmol por kilogramo. La osmolaridad normal de los líquidos extra- celular e intracelular es de aproximadamente 300 osmol por kilogramo de agua.
«Transporte activo» de sustancias a través de las membranas
Transporte activo primario y transporte activo secundario. El transporte activo se divide en dos tipos según el origen de la energía que se utiliza para producir el transporte: transporte activo primario y transporte activo secundario. En el transporte activo primario la energía procede directamente de la escisión del trifosfato de adenosina (ATP) o de algún otro compuesto de fosfato de alta energía. En el transporte activo secundario la energía procede secundariamente de la energía que se ha almacenado en forma de diferencias de concentración iónica de sustancias moleculares o iónicas secundarias entre los dos lados de una membrana celular, que se generó originalmente mediante transporte activo primario. En ambos casos el transporte depende de proteínas transportadoras que penetran a través de la membrana celular, al igual que en la difusión facilitada.
ANA SEISI TORRES VAZQUEZ 