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Transporte pasivo, Ósmosis, Ósmosis en una célula animal, comportamiento de célula vegetal ante distintas presiones osmóticas
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. Ademas es la forma en que adquiere
nutrientes mediante procesos de incorporación a la célula de
nutrientes disueltos en el agua.
Transporte pasivo
El transporte pasivo permite el paso
de moléculas a través de la membrana plasmatica sin que la
célula gaste energía, debido a que va a favor del
gradiente de concentración o del
gradiente de carga eléctrica. El transporte de las
sustancias se realizan mediante la bicapalipidica o los canales ionicos, e
incluso por medio de proteínas integrales. Hay cuatro mecanismos de
transporte pasivo
1. :Ósmosis: consiste en el transporte de moléculas de agua
a través de la membrana plasmatica y a favor de su gradiente de
concentración.
2. :Difusión simple: paso de sustancias a
través de la membrana plasmatica, como los gases respiratorios, el alcohol y
otras moléculas no polares.
Difusión facilitada: transporte
celular donde es necesaria la presencia de un carrier o transportador
(proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana.
Sucede porque las moléculas son mas grandes o insolubles en
lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de
la membrana
4. :Ultrafiltración: En este proceso de
transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una
membrana por efecto de una presión hidrostatica. El movimiento es siempre desde el area de
mayorpresión 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 Ósmosis
Artículo principal: osmosis
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 soluto al de menor concentración para igualar
concentraciones en ambos extremos de la membrana bicapa fosfolipidica. De
acuerdo al medio en que se encuentre una celula , la
osmosis 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.
Comportamiento de célula animal ante distintas presiones osmoticas
Ósmosis en una célula animal
En un medio (isotónico), hay un equilibrio
dinamico, es decir, el paso
constante de agua.
En un medio (hipotónico), la
célulaabsorbe agua hinchandose y hasta el punto en que puede
estallar dando origen a la citosilis.
En un medio (hipertónico la célula
pierde agua, se arruga llegando a deshidratarse y se muere, esto se llama crenacion.
Ósmosis en una célula vegetal
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
plasmatica se despegue de la pared celular, ocurriendo la
plasmólisis
En un medio isotónico, existe un equilibrio dinamico.
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 en bacterias
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
colesterol. Tal es el caso de la fructuosa y algunos otros
monosacaridos.
Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmatica
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 concentraciónexterior →
interior favorece la difusión de la glucosa.
La difusión facilitada es mucho mas rapida 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 electro-químico ayudada por una estructura proteica. Tanto
la difusión facilitada como el transporte activo se
producen a través de proteínas integrales de membrana.
Transporte activo
El transporte activo es un mecanismo celular por medio
del cual
algunas moléculas atraviesan la membrana celular 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 mas abundantes entre las
bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido
a que en susmedios naturales la mayoría de los procariontes se
encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentración
de nutrientes.
Los sistemas de transporte activo estan basados en
permeasas específicas e inducibles. El modo en que se acopla la
energía metabólica con el transporte del soluto aún no
esta 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 ATPasa, 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
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 quesimultaneamente 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
Artículo principal: Bomba sodio-potasio
Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume
una molécula de ATP y es la encargada de transportar 2 iones de potasio
que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea 3 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 2 iones de potasio (Ingreso de 2 cargas positivas) y
regreso de 3 iones de sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como
resultado una perdida 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 cotransporte
Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana
celular tales como los
aminoacidos 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 sistemaglucosa/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 estan 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 mas abundante del organismo, ademas de cumplir
múltiples funciones.
Transporte en masa
Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan
de la célula por dos mecanismos:
Endocitosis
Artículo principal: Endocitosis
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia
su interior moléculasgrandes o partículas, este proceso se puede
dar por evaginación, invaginación o por mediación de
receptores a través de su membrana citoplasmatica, 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 realizara la digestión del contenido vesicular.
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, fijandose
a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmatica
(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 rapido y eficiente.
Exocitosis
Artículo principal: Exocitosis
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 citoplasmatica, 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 labrecha sinaptica, 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 sera
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 funcionan con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.
CONCLUSION
Las membranas biológicas son selectivamente permeables, permiten el paso
de algunas sustancias y obstaculizan el de otras, por lo que estas
últimas requieren de ciertos mecanismos especiales, para poder
atravesarlas. El transporte de sustancias implica un movimiento de
moléculas de una zona de gran concentración a otro con menor
concentración y viceversa . El transporte
celular puede darse de manera pasiva (mediante ósmosis, difusión
o difusón facilitada) o activa (mediante exocitosis, Bomba de Na&Cl
o endocitosis que a su vez se divide en Pinocitosis y en fagocitosis) En
síntesis podemos concluir lo importante que es el transporte de
sustancias hacia el interior y exterior de las células, como por ejemplo
la bomba sodio potasio que es fundamental para nuestra vida.
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