Biología Celular: La Membrana Plasmática y sus Interacciones

Interacciones intercelulares y con el medio

Microtransporte: intercambio de sustancias a través de la membrana plasmática a través de difusión simple o transportadores específicos. Macrotransporte: intercambio de sustancias que precisan deformaciones de la membrana plasmática visibles al microscopio

Microtransporte

Intervienen

• Sustancias hidrófobas: son liposolubles y repelen al agua. Pueden atravesar la membrana plasmática sin necesidad de un transportador específico.
• Sustancias hidrófilas: son hidrosolubles. Necesitan transportadores que forman canales por los que pueden pasar.

Clasificación del transporte

1. Transporte pasivo: no necesita energía para llevarse a cabo. La dirección del transporte va a favor del gradiente de concentración.
2. Transporte activo: necesita energía para intercambiar los solutos. La dirección va en contra de gradiente.

Microtransporte: Transporte Pasivo

Las sustancias se mueven espontáneamente a través de la membrana impulsadas por fuerzas de gradiente de concentración, o gradiente electroquímico. Se denomina difusión simple cuando se trata de un movimiento que NO implica proteínas especializadas de membrana, sino solo una difusión a través de la doble capa lipídica. Se denomina difusión facilitada cuando está mediada por proteínas de membrana (ya sean canales o proteínas transportadoras).

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple

A favor de gradiente desde el lado de la membrana donde hay una concentración de soluto alta, hacia el lado con concentración baja. No necesita transportadores. Algunas sustancias, como los gases (ej. O2, N2 y CO2, moléculas hidrófobas (ej. Benceno) y las sustancias hidrófilas polares pero no cargadas (ej. H2O, alcoholes) son liposolubles y pueden pasar directamente a través de la doble capa lipídica y difundir a través de la membrana. Tiende al equilibrio de concentraciones, es decir, una vez que se igualan las concentraciones a ambos lados de la membrana, la difusión simple se para.

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple de Moléculas

Gases Moléculas hidrófobas Moléculas polares pequeñas Moléculas polares grandes

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Factores

Factores que afectan a la difusión simple

• Tamaño del soluto: cuanto más pequeño, más fácil atravesará la membrana y penetrará entre las moléculas de fosfolípidos
• Polaridad: debido a la composición lipídica de la membrana plasmática, las moléculas no polares se disuelven con más rapidez en la fase hidrófoba y así pueden atravesar más rápido la doble capa de lípidos. Las moléculas polares se repelen.
• Liposolubilidad: se mide por el cociente de reparto K, (cociente entre la solubilidad del soluto en aceite y su correspondiente solubilidad en agua). Cuanto más liposoluble sea el soluto, >Kr. La permeabilidad en la membrana aumenta paralelamente a su Kr.
• Gradiente de concentración: mide la diferencia de concentración entre los dos lados separados por la membrana plasmática. Cuanto más grande es, mayor es la difusión.
• Carga: las sustancias cargadas tienen más dificultad para penetrar en la fase hidrófoba de la bicapa lipídica.

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Permeabilidad

La permeabilidad de una sustancia se determina experimentalmente. Depende de las características del soluto, del espesor y de la composición de la membrana. Esta permeabilidad es directamente proporcional al cociente de reparto Kr. Cuanto más liposoluble es la sustancia, más fácil es que difunda por la membrana. La permeabilidad mide la velocidad a la que una sustancia atraviesa la membrana.

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Composición de la Membrana

La composición de la membrana plasmática también tiene un papel importante en la permeabilidad. Una alta proporción de colesterol le da a la membrana una menor permeabilidad y mayor coherencia mecánica para que sea una barrera más eficaz. Ejemplo: la membrana de las células epiteliales de la rama ascendente del asa de Henle posee niveles elevados de colesterol, lo que le da una impermeabilidad al agua fisiológicamente relevante en el proceso de reabsorción renal.

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Ósmosis

La difusión del agua a través de la membrana presenta un comportamiento diferente de la de solutos, ya que atraviesa la membrana en respuesta a una diferencia en la concentración de solutos, difundiendo desde el lado de menor concentración de solutos al lado de mayor concentración. A esta difusión del agua le denominamos ósmosis. La ósmosis se define como el movimiento de agua que se produce cuando hay un cambio de osmolaridad. Osmolaridad = número de moles de solutos total/volumen

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Diferencia entre Ósmosis y Difusión

La diferencia entre la ósmosis y la difusión es: En la difusión, los solutos son permeables a la membrana y se mueven según el gradiente de concentración En la ósmosis, la membrana no es permeable a los solutos y el agua se meuve desde el lado con menos concentración de solutos al de mayor concentración, hasta igualar las concentraciones a ambos lados. La tendencia del agua a difundir se contrarresta por la presión de la columna del agua.

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Simple - Movimiento del Agua

El movimiento del agua a través de la membrana está relacionado con la osmolaridad. La concentración de solutos suele ser mayor en el interior celular que en el exterior, por lo que el agua tiende a introducirse en la célula. Esto se debe a que las células necesitan tener una gran cantidad de iones y macromoléculas en el interior, y tienden a ser hipertónicas. La ósmosis tiene importancia fisiológica por:

1. Cuando la concentración extracelular de solutos aumenta (ej. Por pérdida de agua, convirtiéndose en solución hipertónica), el agua difunde al exterior por ósmosis, haciendo que las células se deshidraten y encojan, alternado su función
2. Cuando la concentración extracelular de solutos disminuye (ej. Debido a dilución > solución hipotónica), el agua difunde osmóticamente hacia el interior de las células, haciendo que se hinchen y pudiendo provocar la rotura de la membrana y causar lisis celular.

Solución > bombeo hacia el exterior de iones inorgánicos (ej. Bomba Na+/K+ ATPasa)

Microtransporte: Transporte Pasivo - Difusión Facilitada

La membrana plasmática contiene proteínas integrales que permiten el paso de sustancias que no lo conseguirían por difusión simple (o su paso sería muy lento). Estas pueden ser:

1. Poros o canales de membrana: su interior es hidrófilo, permite el paso de solutos sin un cambio de conformación de la proteína
2. Transportador proteico (permeasas): poseen un lugar donde se unen los solutos a la proteína sin enlaces covalentes, induciendo un cambio conformacional para permitir el paso al otro lado de la membrana.