Transporte a través de membranas celulares

Estructura y composición de la membrana celular

Termodinámicamente, el flujo de sustancias de un compartimento a otro puede producirse en la dirección de una concentración o gradiente electroquímico ideasde-negocios.com o en su contra. Por ejemplo, un mecanismo químico clásico de separación que no requiere la adición de energía externa es la diálisis.

• Sin embargo, estos materiales son iones o moléculas polares que son repelidas por las partes hidrófobas de la membrana celular.
• Debido a que los mecanismos de transporte activo dependen del metabolismo de una célula para obtener energía, son sensibles a muchos venenos metabólicos que interfieren con el suministro de ATP.
• Por ejemplo, la mayor parte de la energía metabólica de un glóbulo rojo se utiliza para mantener el desequilibrio entre los niveles de sodio y potasio exteriores e interiores que requiere la célula.
• Gran parte del suministro de energía metabólica de una célula se puede gastar en mantener estos procesos.

Con GLUT2 en su lugar después de una comida y la concentración relativamente alta de glucosa fuera de estas células en comparación con dentro de ellas, el gradiente de concentración conduce la glucosa a través de la membrana celular a través de GLUT2. El transporte pasivo es un tipo de transporte de membrana que no requiere energía para mover sustancias a través de las membranas celulares. En lugar de utilizar energía celular, como el transporte activo, el transporte pasivo se basa en la segunda ley de la termodinámica para impulsar el movimiento de sustancias a través de las membranas celulares. Fundamentalmente, las sustancias siguen la primera ley de Fick y se mueven de un área de alta concentración a una de baja concentración porque este movimiento aumenta la entropía del sistema en general. La tasa de transporte pasivo depende de la permeabilidad de la membrana celular, que, a su vez, depende de la organización y características de los lípidos y proteínas de la membrana.

Preguntas de pensamiento crítico

Dado que la glucosa es una molécula grande, requiere un canal específico para facilitar su entrada a través de las membranas plasmáticas y hacia las células. Cuando se difunde en una célula a través de GLUT2, la fuerza impulsora que mueve la glucosa al interior de la célula sigue siendo el gradiente de concentración. La principal diferencia entre la difusión simple y la difusión facilitada es que la difusión facilitada requiere una proteína de transporte para «facilitar» o ayudar a la sustancia a través de la membrana. Después de una comida, se le indica a la célula que mueva el GLUT2 hacia las membranas de las células que recubren los intestinos llamadas enterocitos.

En algún nivel fundamental, se podría clasificar la endocitosis como un tipo de transporte activo primario. («Beber de las células») lleva líquido que contiene sustancias disueltas a una célula a través de vesículas de membrana. La fagocitosis y pinocitosis absorben grandes porciones de material extracelular y, por lo general, no son muy selectivas en las sustancias que aportan. Endocitosis mediada por receptores Endocitosis por una parte de la membrana celular que contiene muchos receptores que son específicos para una determinada sustancia.

En este sistema una membrana semipermeable separa dos soluciones de diferente concentración del mismo soluto. Si la membrana permite el paso del agua pero no el soluto, el agua se moverá hacia el compartimento con mayor concentración de soluto para establecer un equilibrio en el que la energía del sistema sea mínima. Esto ocurre porque el agua pasa de una concentración alta de solvente a una baja y debido a que el agua se mueve a lo largo de un gradiente, no es necesario un aporte externo de energía. Dondequiera que las moléculas sean de un tamaño sustancial, el uso de una proteína de intercambio o una bomba impulsada por ATP para moverlas se vuelve poco práctico. Si lo que está intentando mover es también una proteína de 100 kDA, obviamente se requiere otro método.

Endocitosis y exocitosis

Todos los materiales que atraviesan la membrana lo hacen mediante procesos de transporte pasivos (que no requieren energía) o activos (que requieren energía). Durante el transporte pasivo, los materiales se mueven por difusión simple o por difusión facilitada a través de la membrana, hacia abajo en su gradiente de concentración. El agua pasa a través de la membrana en un proceso de difusión llamado ósmosis. Durante el transporte activo, se gasta energía para ayudar al movimiento del material a través de la membrana en una dirección contraria a su gradiente de concentración.

El transporte activo puede tener lugar con la ayuda de bombas de proteínas o mediante el uso de vesículas. Por ejemplo, aunque los iones de sodio (Na) están muy concentrados fuera de las células, estos electrolitos están cargados y no pueden atravesar la bicapa lipídica no polar de la membrana. Su difusión es facilitada por proteínas de membrana que forman canales de sodio (o «poros»), de modo que los iones de Na pueden descender en su gradiente de concentración desde el exterior de las células hacia el interior de las células. Hay muchos otros solutos oracionesasanalejo.com que deben someterse a una difusión facilitada para entrar en una célula, como los aminoácidos, o para salir de una célula, como los desechos. Dado que la difusión facilitada es un proceso pasivo, no requiere gasto de energía por parte de la célula. Un ejemplo de difusión facilitada es cuando la glucosa se absorbe en las células a través del transportador de glucosa 2 en el cuerpo humano. Hay muchos otros tipos de proteínas transportadoras de glucosa, algunas de las cuales requieren energía y, por lo tanto, no son ejemplos de transporte pasivo.

Las grandes moléculas polares o iónicas, que son hidrófilas, no pueden atravesar fácilmente la bicapa de fosfolípidos. Las moléculas polares muy pequeñas, como el agua, pueden cruzar mediante difusión simple debido a su pequeño tamaño. Los átomos cargados o moléculas de cualquier tamaño no pueden atravesar la membrana celular por difusión simple, ya que las colas hidrófobas del interior de la bicapa de fosfolípidos repelen las cargas. La difusión facilitada es el proceso de difusión utilizado para aquellas sustancias que no pueden atravesar software almacen la bicapa lipídica debido a su tamaño, carga y / o polaridad (). Un ejemplo común de difusión facilitada es el movimiento de glucosa al interior de la célula, donde se utiliza para producir ATP. Aunque la glucosa puede estar más concentrada fuera de una célula, no puede atravesar la bicapa lipídica por difusión simple porque es grande y polar. Para resolver esto, una proteína transportadora especializada llamada transportador de glucosa transferirá moléculas de glucosa a la célula para facilitar su difusión hacia adentro.

La membrana celular proporciona una barrera alrededor de la célula, separando sus componentes internos del entorno extracelular. Está compuesto por una bicapa de fosfolípidos, con «colas» lipídicas internas hidrofóbicas y «cabezas» de fosfatos externos hidrofílicos. Varias proteínas de membrana se encuentran dispersas por la bicapa, insertadas dentro de ella y unidas a ella periféricamente. La membrana celular es selectivamente permeable, permitiendo que solo un número limitado de materiales se difunda a través de su bicapa lipídica.