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Universidad Guayaquil Facultad Piloto de Odontología Seminario de Biología y Genética Humana. Tema: Membrana Celular, estructura y fisiología

Integrantes: Christian Jonathan Naula Sumba Katherine Ramírez Armijos

1er Semestre Paralelo 6

Msc. Jenny Pincay

2015-2016

MISION La Facultad de Odontología de la Universidad de Guayaquil, es un centro de educación superior con alto grado de excelencia académica e interdisciplinaria en salud, que a través de la docencia, investigación, practicas pre-profesionales y vinculación con la comunidad, se encarga de la formación integral de profesionales con alta capacidad científica y humanista para la resolución de los problemas de salud buco dental, coordinando programas de salud, para mejorar la calidad de vida de la sociedad.

VISIÓN La Facultad de Odontología de la Universidad de Guayaquil, será la Institución líder en la formación de estudiantes con conocimientos específicos del sistema estomatognático y su relación con el resto del organismo, a través de la capacitación permanente mediante programas de educación continua, postgrados, investigación y extensión, con responsabilidad en la prevención, promoción, protección de la salud y resolución de los problemas que allí se presenten, con valores éticos, morales y de alto compromiso social.

PERFIL DE EGRESO

El odontólogo de la Universidad de Guayaquil, posee una formación científica, tecnológica y humanista, posee competencias para promover la salud, prevenir, diagnosticar y resolver enfermedades bucomaxilofaciales prevalentes en la población fomentando cultura a través de programas de vinculación en sus zonas de influencia. Practica valores morales y la ética profesional, utiliza pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar problemas sociales y toma de decisiones pertinentes al área estomatológica de manera proactiva, ejerciendo liderazgo, aplicando normativas legales, de bioseguridad, medioambientales y de ergonomía en la práctica odontológica. Domina el idioma extranjero (ingles técnico) habilidades, destrezas de materiales y equipos odontológicos utilizando técnicas clínicas quirúrgicas sobre tejidos duros y blandos de la cavidad bucal restableciendo la función y estética de los pacientes. Conoce y comprende la epidemiologia, etiología, diagnóstico diferencial, patogénesis de las alteraciones del complejo oro facial, realiza evaluación diagnostica, planifica y trata de manera integral a pacientes requiriendo el consentimiento informado. Previene y maneja adecuadamente las emergencias médicas y odontológicas así como controla el dolor y ansiedad en pacientes utilizando fármacos requeridos. Identifica adecuadamente las alteraciones periodontales y aplica terapia requerida, sustituye la morfología a las piezas dentarias afectadas utilizando materiales de última generación y la funcionalidad. En el campo laboral: trabajan en forma independiente, mediante consultas de atención, según la especialidad escogida. También se desempeñan en empresas, centros de salud, MSP, compañías de seguros, clínicas odontológicas y servicios públicos de salud. La investigación clínica y docencia so otras alternativas de acción.

Índice

Marco Teórico. ...................................................................................................... 5 Composición y estructura de la membrana ........................................................ 6 Funciones de las membranas ............................................................................. 8 Bicapa lipídica .............................................................................................. 10 Componentes lipídicos.................................................................................. 11 Componentes proteicos ................................................................................. 12 Transporte celular ............................................................................................ 13 Transporte pasivo.......................................................................................... 13 Ósmosis ......................................................................................................... 14 Difusión facilitada ........................................................................................ 16 Difusión simple ............................................................................................. 16 Transporte activo .......................................................................................... 17 Endocitosis .................................................................................................... 19 Exocitosis ...................................................................................................... 20 Glosario ............................................................................................................... 21 Conclusiones. ...................................................................................................... 22 Bibliografía ......................................................................................................... 23

Marco Teórico. La membrana celular o plasmalema es la que le da identidad a la célula ya que la delimita, no aísla a la célula del medio, sino que la comunica con este. La membrana celular desempeña diversas funciones, entre las cuales se destacan dos: la adhesión celular y el transporte de sustancias. Es una bicapa lipídica que delimita todas las células. Es una estructura formada por dos láminas de fosfolípidos, glucolípidos y proteínas que rodean, limita la forma y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las células. Regula la entrada y salida de muchas E entre el citoplasma y el medio extracelular. Es similar a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas. Está compuesta por dos láminas que sirven de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. Está formada principalmente por fosfolípidos La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el potencial electroquímico (haciendo que el medio interno esté cargado negativamente). La membrana plasmática es capaz de recibir señales que permiten el ingreso de partículas a su interior.

Ilustración 1

Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula y se invagina parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis. Tiene un grosor aproximado de 7,5 nm y no es visible al microscopio óptico pero sí al microscopio electrónico, donde se pueden observar dos capas oscuras bilaterales y una central más clara. En las células procariotas y en las eucariotas osmótrofas como plantas y hongos, se sitúa bajo otra capa exterior, denominada pared celular.

En la actualidad se ha descubierto que es posible que estas estructuras se formen sin la presencia de agua, a partir de metano líquido, lo que abre la posibilidad a encontrar vida fuera de la Tierra.

Composición y estructura de la membrana Está compuesta por una serie de sustancias entre las que se destacan los lípidos, las proteínas, los glúcidos y el colesterol (un tipo de lípido). Se discutió y estudió por mucho tiempo para poder comprender como, los compuestos mencionados se organizan para formar la membrana. Se postularon diversas teorías, una de ellas, la más aceptada por los científicos es el modelo de mosaico fluido (Fig. 2). • Modelo: porque no está demostrada en un cien por cien, aún quedan ciertos puntos oscuros en su organización, pero sirve para explicar varias características de la membrana. • Mosaico: porque tiene muchos componentes (lípidos, proteínas, glúcidos, colesterol) • fluido: porque los componentes no están fijos, se mueven. Presenta características propias de los líquidos.

Ilustración 2

Según este modelo, la membrana estaría formada por una doble capa fosfolipídica, en la cual a determinados intervalos se incluyen (“flotan”) unidades proteicas que forman un mosaico con la doble capa de lípidos. Alrededor de la mitad de los lípidos de la membrana son fosfolípidos, mientras que el resto corresponde a colesterol. Además se encuentran glucolípidos, estos compuestos son glúcidos unidos a lípidos. Los fosfolípidos, presentan dos regiones, una porción o cabeza hidrofílica o polar orientada hacia afuera y dentro de la célula y una porción hidrofóbicas o no polar (cola) formado por dos cadenas de ácidos grasos hacia adentro La doble capa fosfolipídica es fluida, tiene características de un líquido, hallándose, los

lípidos de cada monocapa, en constante movimiento, intercambiándose de lugar constantemente. La bicapa fosfolipídica estabiliza toda la estructura de la membrana.

El colesterol que se halla en la membrana tiene la función de evitar que ésta sea muy fluida e impide que la viscosidad aumente al subir la temperatura. Es decir que regula la fluidez de la membrana, ya que esta propiedad es fundamental para el correcto funcionamiento de la membrana. Los glúcidos se hallan solo en la porción externa de la membrana y pueden unirse a una proteína (glucoproteína) o a un lípido (glucolípido), generando de este modo una asimetría en cuanto a la composición química. Esta asimetría es fundamental en el transporte de sustancias, ya que la membrana adquiere cargas diferentes en ambos lados. Externamente es positiva e internamente negativa, lo que genera una diferencia energética entre ambas zonas (esto es muy importante, por ejemplo en la transmisión de los impulsos nerviosos). También cumplen una función muy importante como señales de reconocimiento para la interacción entre las células. Por ejemplo cuando una célula se trona cancerosa, el glúcido del glucolípido cambia, este cambio puede permitir que muchos glóbulos blancos se dirijan hacia esta célula y la eliminen. Las proteínas están incluidas o “disueltas” en la doble capa lipídica, sobresaliendo en mayor o menor grado sobre ambas superficies. En general la composición lipídica de la membrana es más o menos la misma en todas las membranas, la cantidad y tipo de proteínas difiere notablemente. Las proteínas son las principales responsables de los distintos transportes de sustancias que ocurren a través de la membrana. Existen dos tipos generales de proteínas de membrana: • proteínas de membrana integrales: son aquellas que tienen regiones hidrofóbicas y penetran la bicapa fosfolipídica. Sus extremos hidrofílicos salen hacia el medio acuoso interno y externo celular. • proteínas de membrana periféricas: son aquellas que carecen de regiones hidrofóbicas y no están embebidas en la bicapa de lípidos. Por el contrario, presentan regiones polares o cargadas que interactúan con regiones similares en partes expuestas de las proteínas o moléculas de fosfolípidos. Todas las membranas presentes en la célula (plasmática, nuclear, la que rodea a los organelos) presentan la estructura descrita anteriormente, esto se conoce con el nombre de teoría de unidad de membrana.

Funciones de las membranas Dentro de las funciones más importantes de la membrana podemos mencionar:  Permite a la célula dividir en secciones los distintos orgánulos y así proteger las reacciones químicas que ocurren en cada uno.  Crea una barrera selectivamente permeable en donde solo entran o salen las sustancias estrictamente necesarias.  Transporta sustancias de un lugar de la membrana a otro, ejemplo, acumulando sustancias en lugares específicos de la célula que le puedan servir para su metabolismo.  Percibe y reacciona ante estímulos provocados por sustancias externas (ligando).  Mide las interacciones que ocurren entre células internas y externas.  Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc. (Nelson)

Ilustración 3

 Delimita y protege las células;  Permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente de concentración;  Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo,

inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc.  Permite el transporte de sustancias (gracias a las proteínas de membrana)   La membrana celular funciona como una barrera semipermeable, permitiendo el paso de pocas moléculas y manteniendo la mayor parte de los productos producidos dentro de ella.   Protección   Ayudar a la compartimentalización subcelular   Regular el transporte desde y hacia la célula y de los dominios subcelulares   Servir de receptores que reconocen señales de determinadas moléculas y translucir la señal al citoplasma.   Permitir el reconocimiento celular.   Proveer sitios de anclaje para los filamentos del citoesqueleto o los componentes de la matriz extracelular lo que permite, entre otras, el mantenimiento de la forma celular   Servir de sitio estable para la catálisis enzimática.   Proveer de "puertas" que permitan el pasaje través de las membranas de diferentes células.   Regular la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones especializadas   Permitir direccionar la motilidad celular Antiguamente se creía que la membrana plasmática era un conjunto estático formado por la sucesión de capas proteínas-lípidos-lípidos-proteínas. Hoy en día se concibe como una estructura dinámica cuyo modelo se conoce como "mosaico fluido", término acuñado por S. J. Singer y G. L. Nicolson en 1972. Esta estructura general -modelo unitario- se presenta también en todo el sistema de endomembranas (membranas de los diversos orgánulos del interior de la célula), como retículo endoplasmático, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y los de otros orgánulos, como las mitocondrias y los plastos, que proceden de endosimbiosis. La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La

membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son los lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50 % de la masa de la membrana.

Bicapa lipídica

Ilustración 4

El orden de las llamadas cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica impide que solutos polares, como sales minerales, agua, carbohidratos y proteínas, difundan a través de la membrana, pero generalmente permite la difusión pasiva de las moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas sustancias vía complejos de proteína transmembranal tales como poros y caminos, que permiten el paso de iones específicos como el sodio y el potasio. Las dos capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich" con las colas de ácido graso dispuestos hacia el centro de la membrana plasmática y las cabezas de fosfolípidos hacia los medios acuosos que se encuentran dentro y fuera de la célula. (wikipedia, wikipedia)

Ilustración Ilustración55

Componentes lipídicos El 98 % de los lípidos presentes en las membranas celulares son anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los más abundantes son los fosfoglicéridos (fosfolípidos) y los esfingolípidos, que se encuentran en todas las células; le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero solo representan un 2 % del total de lípidos de membrana.

Ilustración 6

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Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolaminao cefalina, la fosfatidilcolina o lecitina, el fosfatidilinositol y la fosfatidilserina. Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida (esfingosina + ácido graso) Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus derivados (como Nacetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico. Colesterol representa un 23 % de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que ocupa los huecos dejados por otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y más dura es la membrana. Su función en la membrana plasmática es evitar que se adhieran las colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana. En las membranas de las células vegetales son más abundantes los fitoesteroles.

Componentes proteicos

Ilustración 7

El porcentaje de proteínas oscila entre un 20 % en la mielina de las neuronas y un 70 % en la membrana interna mitocondrial el 80 % son intrínsecas, mientras que el 20 % restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas desempeñan diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular, adhesión) y enzimas. Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa lipídica. 

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Proteínas integrales. Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa. Proteínas periféricas. A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura. Proteína de membrana fijada a lípidos. Se localiza fuera de la bicapa lipídica, ya sea en la superficie extracelular o intracelular, conectada a los lípidos mediante enlaces covalentes. En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas: Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular. Proteínas receptoras: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas.

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Proteínas de transporte: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales. Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.

Transporte celular

Ilustración 8

El transporte celular es el intercambio de sustancias entre el interior celular y el exterior a través de la membrana plasmática. El transporte es importante para la célula porque le permite expulsar de su interior los desechos del metabolismo, también el movimiento de sustancias que sintetiza como hormonas. Además es la forma en que adquiere nutrientes mediante procesos de incorporación a la célula de nutrientes disueltos en el agua. Las vías de transporte a través de la membrana celular y los mecanismos básicos para las moléculas de pequeño tamaño son:

Transporte pasivo

Ilustración 9

El transporte pasivo permite el paso molecular a través de la membrana plasmática a favor del gradiente de concentración o de carga eléctrica. El transporte de sustancias se realiza

mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales. Hay cuatro mecanismos de transporte pasivo: 1. Ósmosis: transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática mediado por proteínas específicas –acuaporinas– y a favor de su gradiente de concentración. 2. Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares. 3. Difusión facilitada: Transporte celular donde es necesaria la presencia de un carriel o transportador (proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana. Sucede porque las moléculas son más grandes o insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de la membrana. 4. Ultrafiltración o Diálisis: 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. (wikipedia, wikipedia)

Ósmosis 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 el punto en que hay mayor concentración de solvente al de menor concentración para igualar concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipídica. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. La función de la ósmosis es mantener hidratada a la membrana celular. Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras, la ósmosis 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.

Osmosis de una célula animal

Ilustración 10

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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 pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenación. En un medio (isotónico), hay un equilibrio dinámico es decir, el paso constante de agua.

Ósmosis en una célula vegetal

Ilustración 11

Comportamiento de célula vegetal ante distintas presiones osmóticas 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  

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 turgencia.

Difusión facilitada Algunas moléculas son demasiado grandes como para difundir a través de los canales de la membrana y demasiado hidrofílicos para poder difundir a través de la capa de fosfolípidos y hopanoides. Tal es el caso de la fructuosa 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 quinasa (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.

Difusión facilitado: la fuerza impulsora es el gradiente de potencial químico o electroquímico ayudada por una estructura proteica. Tanto la difusión facilitada como el transporte activo se producen a través de proteínas integrales de membrana.

Difusión simple Se denomina difusión simple al proceso por el cual se produce un flujo neto de moléculas a través de una membrana permeable sin que exista un aporte externo de energía. Este proceso, que en última instancia se encuentra determinado por una diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana; no requiere de un aporte de energía debido a que su principal fuerza impulsora es el aumento de la entropía total del sistema. En este proceso el desplazamiento de las moléculas se produce siguiendo el gradiente de concentración, las moléculas atraviesan la membrana desde el medio donde se encuentran en mayor concentración, hacia el medio donde se encuentran en menor concentración. El proceso de difusión simple se encuentra descrito por las Leyes de Fick, las cuales relacionan la densidad del flujo de las moléculas con la diferencia de concentración entre los dos medios separados por la membrana, el coeficiente de difusión de las mismas y la permeabilidad de la membrana. El proceso de difusión simple es de vital importancia para el transporte de moléculas pequeñas a través de las membranas celulares. Es el único mecanismo por el cual el oxígeno ingresa a las células que lo utilizan como aceptor final de electrones en la cadena respiratoria y uno de los principales mecanismos de regulación osmótica en las células.

Transporte activo

Ilustración 12

El transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas moléculas atraviesan la membrana plasmática contra un gradiente de concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta concentración con el consecuente gasto de energía. Los ejemplos típicos son la bomba de sodio-potasio, la bomba de calcio o simplemente el transporte de glucosa. En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electro-químico 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 re-balanceo 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 procariontes 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 transformacional 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 electro-químico), 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 ATP pasa, 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:

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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+).

Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio o Bomba Na/K Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de ATP y es la encargada de transportar dos iones de potasio que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea tres iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que químicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de dos iones de potasio (ingreso de dos cargas positivas) y regreso de tres iones de sodio (egreso de tres cargas positivas), esto da como resultado una pérdida de la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al medio extra celular". En caso particular de las neuronas en estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o de reposo-descanso. Participa activamente en el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve al estado de reposo. Transporte activo secundario o con transporte Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del 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 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, la expresión 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.

Endocitosis

Ilustración 13

La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido celular. 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. Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmática (específicas).

Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.

Exocitosis

Ilustración 14

Es la expulsión o secreción de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con la membrana celular. 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 encargada de 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. Es el proceso mediante el cual transporta moléculas de gran tamaño desde su interior exterior. Estas moléculas se encuentran dentro de vesículas intracelulares las cuales se desplazan hasta la membrana celular, se fusionan con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.

Glosario Membrana Celular: es un elemento en la interfaz de una célula con su medio exterior. Adhesión: es la propiedad de la materia por la cual se unen y plasman dos superficies de sustancias iguales o diferentes. Fosfolípidos: son un tipo de lípidos anfipáticos compuestos por una molécula de glicerol. Orgánulos: diferentes estructuras contenidas en el citoplasma de las células. Ósmosis: es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable. Secreción: al proceso por el que una célula o un ser vivo vierten al exterior sustancias que realizan su función fuera de la célula. Evaginación: salida o protrusión de una parte o de un órgano a través de la cubierta que lo rodea. Excreción: es un proceso fisiológico, que le permite al organismo eliminar sustancias de desecho y tóxicas para el cuerpo.

Conclusiones. El proceso de transporte celular es muy importante y como se explicó en su definición, se necesita un constante tráfico de entrada y salida de las células para que un organismo pueda funcionar. Vimos que el transporte se divide en dos tipos que son pasivos y activos. Cada uno tiene sus formas en que se realizan. El pasivo es en el que no se necesita energía y se hace de tres distintas formas; simple, facilitada y osmosis. El transporte activo necesita energía y se puede realizar de dos formas; endocitosis y exocitosis. En este último caso, es muy importante pues de ella depende el funcionamiento del sistema nervioso central.

Bibliografía

Anónimo. (s.f.). www.efn.uncor.edu. Recuperado el 07 de junio de 2015, de www.efn.uncor.edu Nelson, A. R. (s.f.). Monografias. Recuperado el 07 de junio de 2015, de www.monografias.com wikipedia. (s.f.). wikipedia. Recuperado el 07 de junio de 2015, de www.wikipedia.org