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Mecanismos de transporte a través de la membrana

Dos de los hechos más notables acerca de las células son, por un lado, su enorme diversidad y por el otro, su similitud. Cada célula es una unidad autónoma e independiente, rodeada por una membrana que la separa del medio ambiente y la define como entidad separada. Esta membrana celular posee una estructura básica común tanto en Eucariotas como Procariotas.

En todos los sistemas vivos la regulación del intercambio de sustancias con el mundo inanimado ayuda a mantener un ambiente interno controlando el paso de sustancias hacia el interior y el exterior de la célula y es realizada por la membrana. En los organismos multicelulares, la membrana celular tiene la tarea adicional de regular el intercambio de sustancias entre las distintas células especializadas que los constituyen. El control de este permanente intercambio es esencial para proteger la integridad de cada célula, para mantener las muy estrictas condiciones de pH y concentraciones iónicas que permiten el desarrollo de sus procesos metabólicos y la coordinación de sus actividades.

Las membranas son estructuras dinámicas cuyos componentes se mueven, cambian y cumplen papeles fisiológicos vitales permitiendo que las células interactúen con otras células y con las moléculas del ambiente.

Los componentes básicos de las membranas celulares son:

_ Proteínas: representan el 60% de la composición. Tienen varias funciones como ser: participación en la organización estructural, en la permeabilidad, como receptores, como transmisores de señales o de informaciones a través de sus enzimas. Pueden ser integrales a la membrana o periféricas.

_ Fosfolípidos: moléculas anfipáticas que constituyen el 40% de la estructura.

_ Glúcidos: se encuentran en combinación con proteínas (glucoproteínas) y lípidos (lipoproteínas).
Mecanismos de transporte

Las membranas regulan el tránsito químico pudiendo actuar como una barrea a una sustancia dada en un determinado momento o promoviendo su paso activo en otro instante; esto en respuesta a las condiciones ambientales o las necesidades celulares. Permite el ingreso de sustancias útiles, tales como los nutrientes y la salida de los materiales de desecho; se dice entonces que tiene permeabilidad selectiva, propiedad que le permite regular el intercambio de sustancias. La permeabilidad selectiva de las membranas biológicas a las moléculas más pequeñas es lo que le permite a la célula controlar y mantener su composición interna. Existen, sin embargo, muchos factores que determinan el tipo de mecanismo mediante el cual las distintas moléculas atravesarán dicha membrana. Ellos son:

Mecanismos de transporte pasivo

_ Difusión simple: sólo las moléculas pequeñas sin carga pueden difundir libremente a través de la bicapa lipídica. Las moléculas pequeñas no polares, tales como O2 y CO2 , son solubles en la bicapa lipídica y por lo tanto pueden cruzar fácilmente las membranas. Las moléculas pequeñas polares sin carga, tales como el H2O, pueden también difundir a través de las membranas, pero moléculas polares si carga y más grandes, tales como la glucosa, no pueden.

_ Difusión facilitada: las moléculas que no pueden cruzar la membrana por libre difusión, pueden hacerlo por la acción de proteínas de transmembrana específicas, que actúan como transportadoras. Existen dos tipos de proteínas transportadoras: las proteínas canales, las cuales una vez abiertas, forman pequeños poros a través de los cuales los iones de tamaño y carga apropiada pueden cruzar la membrana por difusión libre; y las proteínas carriers o acarreadoras que se unen a moléculas específicas y luego sufren cambios conformacionales abriendo los canales a través de los cuales las moléculas que van a ser transportadas pueden pasar a través de la membrana y ser liberadas luego del otro lado. La membrana plasmática de muchas células contiene además proteínas canales para las moléculas de agua conocidas con el nombre de acuaporinas, a través de las cuales las moléculas de agua pueden atravesar la membrana en forma mucho más rápida que si lo hiciesen por difusión simple.

Mecanismos de transporte activo

_ En los casos anteriores el flujo neto de moléculas está inclinado en la dirección energéticamente favorable, pero, en muchos casos las células deben transportar moléculas en contra de un gradiente de concentración, tal es el caso del transporte activo. En este mecanismo, la energía es provista por otra reacción asociada (tal como la hidrólisis del ATP) y la misma se usa para conducir el transporte de las moléculas hacia la dirección energéticamente desfavorable.

En el último par de años el cúmulo de conocimientos acerca de los temas mencionados se ha incrementado notablemente siendo un ejemplo de ello el premio Nobel de Química del año 2003 otorgado a los médicos Peter Agre y Roderick MacKinnon por sus descubrimientos relacionados con la estructura y mecanismo de acción de los canales de agua (acuaporinas)

Registro de fuentes
Mecanismos de transporte a través de la membrana explicados por medio de animaciones, Torres, Carola A. - Gonzalez, Ana M. Facultad de Agroindustrias -UNNE
Comandante Fernández 755 –(3700) Pcia. Roque Sáenz Peña – Chaco – Argentina Tel./Fax: +54 (03732) 420137 E-mail: carola_spar@yahoo.com.ar – ana@unne.edu.ar; www.aeap.es/ficheros/a774c07d0871e82d8530f7432e8bf0ae.pdf, 1 noviembre de 2010; 19:23