Transporte a través de la membrana celular

Funciones de la membrana

• La fluidez de la membrana depende de la temperatura, el grado de insaturación de los ácidos grasos (principalmente dobles enlaces cis), la longitud de la cadena hidrocarbonada de los ácidos grasos y el colesterol.
• Temperaturas altas conducen a mayor fluidez, mientras que bajas temperaturas promueven viscosidad.
• Cuanto mayor es la fluidez, mayor es la movilidad de los componentes de la membrana, lo cual es esencial para su función.
• El colesterol modula la fluidez de la membrana:
  • A temperaturas elevadas, el colesterol disminuye la fluidez.
  • A temperaturas bajas, el colesterol aumenta la fluidez, evitando el empaquetamiento rígido de los fosfolípidos.
• Las células regulan la fluidez de su membrana controlando el tipo de fosfolípidos.
• Ante temperaturas bajas, la célula puede desaturar enlaces simples para formar dobles enlaces (mediante enzimas desaturasas), transferir ácidos grasos entre fosfolípidos (aciltransferasas) o sintetizar nuevos fosfolípidos con ácidos grasos insaturados.
• Estos mecanismos actúan como adaptaciones ante condiciones adversas.

Permeabilidad de la membrana

• La membrana es semipermeable o selectiva. Permite el paso de algunas sustancias, pero no de otras.
• El transporte de solutos a través de la membrana puede ocurrir directamente a través de la bicapa lipídica o por medio de proteínas especializadas (canales o permeasas).
• El proceso puede requerir o no requerir energía.

Difusión

• La difusión es un proceso espontáneo donde una sustancia se mueve de una zona de alta concentración a otra de menor concentración.
• La difusión se impulsa por energía cinética.
• El proceso continúa hasta que se alcanza el equilibrio.

Gradiente

• El gradiente es la diferencia de concentración entre dos compartimentos separados por una membrana.
• Los solutos se mueven espontáneamente a favor del gradiente, desde el compartimiento con mayor concentración hacia el de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio.
• Existen diferentes tipos de gradientes: químico (concentración de solutos), eléctrico (diferencia de carga) y electroquímico (combinación de ambos).
• Los iones extracelulares como Na+, Ca2+, y Cl- tienden a moverse hacia el interior de la célula.
• Los iones intracelulares como K+ tienden a moverse hacia el exterior de la célula.

Transporte pasivo

• El transporte pasivo ocurre a favor del gradiente de concentración y no requiere energía.
• Incluyen difusión simple, difusión facilitada y ósmosis.
• La difusión simple consiste en el movimiento de sustancias a través de la bicapa lipídica.
• La difusión facilitada se realiza con la ayuda de proteínas transportadoras.
• La ósmosis es el movimiento del agua a través de una membrana semipermeable.

Transporte activo

• El transporte activo mueve sustancias en contra del gradiente y necesita energía (ATP).
• Siempre está mediado por proteínas transportadoras.
• Existe transporte activo primario y secundario.

Tipos de Transporte a través de la membrana

• El transporte pasivo ocurre sin gasto de energía.

  • Difusión simple a través de la bicapa lipídica.
  • Difusión simple a través de canales acuosos (ósmosis).
  • Difusión facilitada por proteínas transportadoras.

• El transporte activo requiere gasto de energía.

  • Transporte activo primario, directamente impulsado por la hidrólisis de ATP.
  • Transporte activo secundario, impulsado por un gradiente electroquímico creado por otro transporte activo primario.

Ejemplos de proteínas transportadoras

• Bomba de protones (H+/K+ ATPasa)
• Bombas de calcio
• Glucoproteína P (P-170)
• Bomba de sodio/potasio (Na+/K+ ATPasa)

Canal de cloro (CFTR)

• Es un canal de cloro regulado por AMPc.
• No es un transportador, sino un canal iónico regulado.
• Se compone de 5 dominios, con 2 transmembrana y 2 dominios de unión a nucleótidos (DUN), y un dominio regulador (R).
• Su abertura está regulada por cambios de conformación influidos por fosforilación y desfosforilación.
• Mutaciones en el gen del canal CFTR causan fibrosis quística.

Transporte activo secundario

• En este proceso una sustancia se mueve a través de una membrana celular aprovechando la energía cinética de otro ión.

Transporte mediado por vesículas

• Existen dos procesos principales: exocitosis y endocitosis.
• La exocitosis expulsa sustancias de la célula, mientras que la endocitosis las internaliza.
• Existen diversos tipos de endocitosis, como fagocitosis, pinocitosis, y endocitosis mediada por receptores.
• El gasto de energía en ambos procesos es esencial.

Transporte de Glucosa

• La glucosa entra a la célula generalmente mediante un transporte facilitado mediado por una proteína (GLUT).
• Las proteínas GLUT se saturan, no son unidireccionales y la eficiencia de transporte depende de un gradiente (casi siempre químico o electroquímico).
• En el hígado y músculo, la entrada de glucosa requiere insulina.