TRANSPORTE SE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS CELULAS

DIFUSIÓN

Se entiende por difusión, el proceso por el cual las moléculas se entremezclan, como consecuencia del movimiento aleatorio que le impulsa su energía cinética. 

La tendencia a la difusión es muy fuerte incluso a temperatura ambiente, debido a las altas velocidades moleculares asociadas a la energía térmica de las partículas.

https://youtu.be/0QqHe2U1g7k

GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN

Cuando hablamos de gradiente de concentración nos referimos a la diferencia de concentración que existe en la cantidad de las mismas moléculas entre una región y otra . En el caso de las membranas celulares, es la diferencia que existe en las concentraciones de iones ubicados a distintos lados de la membrana.

De forma fácilmente comprensible, el gradiente de concentración es la diferencia de concentración de soluto que hay entre dos soluciones o medios. 

OSMOSIS

Si dos disoluciones de diferentes concentraciones está separadas por una membrana semi permeable, que es permeable a las moléculas de disolvente mas pequeñas, pero nó para las más grandes, entonces el disolvente tenderá a difundirse a través de la membrana, desde la disolución menos concentrada hacia la mas concentrada. Este proceso se llama Ósmosis.La Ósmosis es de gran importancia en los procesos biológicos donde el agua es el disolvente. El transporte del agua y otras moléculas a través de las membranas biológicas, es esencial en muchos procesos de los organismos vivos. La energía que impulsa el proceso, se estudia normalmente en términos de la presión osmótica.
A nivel celular : transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática mediado por proteínas específicas –acuaporinas– y a favor de su gradiente de concentración.

https://youtu.be/WjUp7Gjd8bY

Transporte pasivo

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:

Difusión simple

Es el movimiento de las moléculas de una concentración más alta a una más baja; esto quiere decir que  baja su gradiente de concentración hasta que se logra el equilibrio y se distribuyen de manera equivalente. Es un proceso físico observable. 

Las propiedades químicas y físicas de la membrana plasmática permiten que sólo ciertos tipos de moléculas puedan entrar y salir de una célula sencillamente por difusión. 

Hay varios factores que modifican la tasa de difusión. Entre ellos figuran la temperatura, presión, corrientes eléctricas y tamaño de las moléculas. 

Por difusión simple se intercambian sustancias disueltas de muy bajo peso molecular, cuanto menor tamaño molecular y mayor carácter hidrófobo, mejor difunde una sustancia a través de la membrana. Es la difusión de agua, gases disueltos o moléculas liposolubles por la capa doble de fosfolípidos de la membrana citoplasmática.

Es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta concentración hasta las de menor concentración, como es el caso del agua, gases disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la vitamina A) que cruzan la membrana con facilidad.

Difusión facilitada

Por difusión mediada o facilitada atraviesan la membrana sustancias que requieren la mediación de canales formados por proteínas de membrana que las reconocen específicamente y permiten su paso sin que lleguen a tomar contacto directo con los lípidos hidrofóbicos. Se puede transportar un soluto específico desde el interior de la célula al exterior o viceversa, Estos canales son usados sobre todo por iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-. También es utilizada para el paso de monosacaridos (glucosa) y aminoácidos, pero el movimiento neto es siempre desde una región de mayor concentración de soluto a una de menor concentración. Las proteínas de canal y las proteínas transportadoras facilitan la difusión por diferentes mecanismos. 

v Las proteínas implicadas en la difusión mediada son largas cadenas polipeptídicas y pueden ser de dos clases, proteínas transportadoras y proteínas de canal. 

v La difusión mediada por permeasas implica la unión específica de la sustancia a la proteína en una cara de la membrana. 

v La difusión mediada por proteínas de canal éstas no se unen a la sustancia. Permiten principalmente el paso de iones a mucha mayor velocidad que las permeasas.

La apertura y cierre de estos canales puede estar regulada de varias formas: 

v Regulación por unión con ligandos, sustancias como mensajeros químicos extracelulares (hormonas y neurotransmisores), o intracelulares (iones, nucleótidos). 

v Regulación por cambios de voltaje, es decir, al modificarse la diferencia de potencial que normalmente existe en la membrana, que recibe el nombre de potencial de membrana. Un cambio de polaridad en un punto de la membrana modifica la estructura del canal y se abre.

v Regulación mecánica, como consecuencia de una estimulación mecánica directa sobre la membrana.

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, etc.) 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.

TRANSPORTE ACTIVO

El término transporte activo hace referencia al movimiento de moléculas a través de una membrana celular desde una región de baja concentración a una región de alta concentración, o en dirección opuesta a algún gradiente eléctrico.

A diferencia del transporte pasivo, que utiliza la energía cinética natural de las moléculas moviéndose a favor de un gradiente, el transporte activo utiliza energía de las células para moverlas contra un gradiente, repulsión polar o algún otro tipo de resistencia.

El transporte activo se encuentra normalmente asociado con la acumulación de altas concentraciones de moléculas que la célula necesita, tales como iones, glucosa y aminoácidos. Si el proceso consume energía química, como la que se deriva del trifosfato de adenosina (ATP), se denomina transporte activo primario. Si el proceso hace uso de algún tipo de gradiente electro químico, se denomina transporte activo secundario.

Si las moléculas sustrato se mueven desde áreas de baja concentración hacia áreas de alta concentración (en contra del gradiente de concentración), requieren de proteínas transportadoras transmembrana específicas. Estas proteínas poseen receptores que se unen a moléculas específicas (p. ej., los cotransportadores de sodio-glucosa que se unen a estas sustancias) y las transportan a través de la membrana. 

La célula necesita regular la concentración de iones intracelulares, aspecto indispensable para mantener la integridad celular, es por ello que es necesario la presencia de transporte activo como el de la bomba sodio potasio a través del cual se realiza el transporte de sodio hacia fuera de la célula y de potasio hacia el interior.

El transporte activo es una forma importante de trasnporte de sustancias en la superficie interior del intestino delgado.

Las plantas necesitan absorber sales minerales desde el suelo o de otras fuentes, pero estas sales se encuentran presentes en forma de soluciones muy diluidas. El transporte activo permite que estas células puedan captar sales desde esta solución diluída y en contra del gradiente de concentración.

https://youtu.be/g2z2DtdhhBc

Tonicidad

La capacidad de una solución extracelular de mover el agua hacia adentro o hacia afuera de una célula por ósmosis se conoce como su tonicidad. La tonicidad de una solución está relacionada con su osmolaridad, que es la concentración total de todos los solutos en la solución. Una solución con osmolaridad baja tiene pocas partículas de soluto por litro de solución, mientras que una solución con alta osmolaridad tiene muchas partículas de soluto por litro de solución. Cuando soluciones de osmolaridades diferentes son separadas por una membrana permeable al agua, pero no al soluto, el agua se moverá desde el lado con menor osmolaridad hacia el lado con mayor osmolaridad.

Se utilizan tres términos —hipotónica, isotónica e hipertónica— para comparar la osmolaridad de una célula con la osmolaridad del líquido extracelular alrededor de ella.

Importante: Cuando usamos estos términos, solo tomamos en cuenta los solutos que no pueden cruzar la membrana.

• Si el líquido extracelular tiene una menor osmolaridad que el líquido al interior de la célula, se dice que es hipotónico —hypo = menos que— en la célula, y el flujo neto de agua será hacia el interior de esta.
• En el caso contrario, si el líquido extracelular tiene una mayor osmolaridad que el citoplasma de la célula, se dice que es hipertónico —hyper = mayor que— en la célula y el agua se moverá hacia afuera de la célula a la región de mayor concentración de soluto.
• En una solución isotónica —iso = igual—, el líquido extracelular tiene la misma osmolaridad que la célula y no habrá ningún movimiento neto de agua hacia adentro o hacia afuera de esta.

Hipotónico, hipertónico e isotónico son términos relativos: describen cómo se comparan dos soluciones en cuanto a su osmolaridad. Por ejemplo, si la osmolaridad (concentración de solutos) del líquido dentro de la célula es mayor que la del líquido circundante, el interior de la célula es hipertónico con respecto al líquido que la rodea, mientras que el líquido extracelular es hipotónico con respecto al interior de la célula.