Transporte celular: difusión facilitada, transporte activo y endocitosis

Difusión Facilitada

Los iones y la mayoría de las moléculas polares, como la glucosa, los aminoácidos y los nucleótidos, no pueden atravesar la bicapa lipídica. Se transportan a través de las membranas biológicas mediante proteínas transmembrana, que pueden ser de dos tipos:

• Proteínas de canal: Forman poros acuosos que atraviesan la bicapa y permiten el paso de iones de tamaño y carga adecuados. Estos canales se abren solo de manera transitoria y son canales regulados. Algunos de estos canales se abren mediante la interacción con un ligando y se denominan canales regulados por ligando.
• Acuaporinas: Forman canales que permiten que las moléculas de agua pasen rápidamente. El agua se mueve a través de estos canales en la dirección determinada por el gradiente osmótico. Abundan en la membrana de la vacuola de las células vegetales y la membrana plasmática de las células del riñón de los mamíferos.
• Proteínas transportadoras específicas o permeasas: Se unen a la molécula a transportar y sufren un cambio conformacional, lo que permite la transferencia de la molécula a través de la membrana. Cada proteína transporta solo un tipo de ion o molécula, o un grupo de moléculas estrechamente relacionadas.

Transporte Activo

El transporte activo se realiza en contra de un gradiente y con consumo de energía metabólica (ATP). Las proteínas transportadoras que intervienen se denominan bombas. Las más importantes son las que transportan los cationes sodio (Na⁺), potasio (K⁺), calcio (Ca²⁺) y protones (H⁺).

Bomba de Na⁺-K⁺

La mayoría de las células animales tienen una alta concentración de K⁺ y una baja concentración de Na⁺ con respecto al medio externo. La bomba de Na⁺-K⁺ bombea tres iones de Na⁺ hacia el exterior y dos iones de K⁺ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. Tiene actividad enzimática de ATPasa.

Funciones de la Bomba de Na⁺-K⁺

• Controla el volumen celular: La expulsión de Na⁺ es necesaria para mantener el balance osmótico y estabilizar el volumen celular. Si se inhibe su funcionamiento, las células animales, que no poseen paredes celulares, se hincharían y reventarían.
• Genera un gradiente de Na⁺-K⁺: La energía potencial almacenada en el gradiente de Na⁺-K⁺ permite que las células nerviosas y musculares sean eléctricamente excitables.
• Impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos: En las células del epitelio intestinal, el transporte activo de glucosa se realiza mediante un sistema de cotransporte (transporte simultáneo de dos solutos) unidireccional.

El transporte de una sustancia con carga depende tanto de su gradiente de concentración como del gradiente eléctrico a través de la membrana. La suma de ambos gradientes constituye el gradiente electroquímico.

Transporte de Macromoléculas y Partículas

El proceso mediante el cual las células ingieren macromoléculas y partículas del medio recibe el nombre de endocitosis. El proceso por el cual las células segregan macromoléculas al exterior se denomina exocitosis. Ambos procesos suponen la formación y fusión de vesículas rodeadas de membrana.

Endocitosis

Consiste en la ingestión de macromoléculas mediante una invaginación de una pequeña región de la membrana plasmática, que luego se estrangula formando una nueva vesícula intracelular. Hay tres tipos de endocitosis:

• Fagocitosis (ingesta de sólidos): Consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas llamadas fagosomas.
• Pinocitosis (ingesta de líquidos): Ingestión de líquidos y solutos mediante pequeñas vesículas.
• Endocitosis mediada por receptor: Incorporación de macromoléculas o partículas específicas tras su unión a proteínas receptoras de la membrana plasmática. Se forman pequeñas vesículas.

Las macromoléculas y partículas ingeridas por cualquiera de estos procesos terminan en los lisosomas. Estos contienen enzimas hidrolíticas, y el material ingerido se digiere y pasa al citosol, donde puede ser utilizado por la célula.