La membrana plasmática es una estructura semipermeable capaz de transportar sustancias de forma selectiva hacia el interior y exterior de la célula. Está compuesta principalmente por lípidos y proteínas que forman una bicapa lipídica fluida. Existen tres mecanismos de transporte: pasivo a través de canales y transportadores, activo mediante bombas que requieren energía, y mediado por vesículas para el transporte de grandes moléculas.

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TRASPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
Obj: Reconocer la membrana plasmática como una estructura capaz de
transportar, selectivamente, sustancias hacia el interior y exterior de la célula.
I. Membrana Plasmática
Recordemos, que llas células eucariontes tienen una estructura más compleja y
se caracterizan por estar formadas por tres estructuras básicas: la membrana
plasmática, el citoplasma y el núcleo.
Membrana plasmática: estructura que delimita la célula separándola del medio
externo y regula la interacción entre la célula, su medio externo y las células
vecinas. Está constituida, principalmente, por lípidos, proteínas y una pequeña
proporción de carbohidratos. Una de sus principales funciones es regular el
transporte de sustancias tanto hacia el interior de la célula como hacia el
exterior de ella, controlando así la composición química de citoplasma. A través
de ella, la célula incorpora sustancias útiles para su funcionamiento y elimina
los desechos de su metabolismo, todo esto en forma selectiva, por esta
característica se dice que tiene permeabilidad selectiva, es decir, es
semipermeable.
El modelo de la estructura de la membrana propuesta por Singer y Nicolson
en 1972 denominada “modelo del mosaico fluido”, establece que el componente
lipídico de la membrana actúa como un medio en el cual se encuentran inmersas
las proteínas que pueden estar total o parcialmente incluidas en la membrana.
La estructura es fluida y los componentes integrales de la membrana pueden
rotar y cambiar de posición.
Está constituida principalmente por lípidos: fosfolípidos y colesterol.
Fosfolípidos: Son las moléculas más abundantes, se disponen formando una
doble capa o bicapa de fosfolípidos(o bicapa lipídica), se caracterizan por tener
dos zonas: las cabezas polares o hidrofílicas (afines al agua) en contacto con
el medio acuoso de la célula, y las colas hidrofóbicas (repelen o rechazan el
agua) que son parte de la estructura interna se los fosfolípidos.
1eros Medios.
Biología
Profesora Paulina Torres Sepúlveda

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Colesterol: Se ubica entre los fosfolípidos, lo que limita la movilidad de estos,
proporcionando estabilidad a la membrana. Es un lípido apolar
Proteínas: Se encuentran insertadas en la bicapa lipídica, le dan la característica
de mosaico a la membrana. Existen dos tipos de proteínas de membrana:
-Proteínas integrales: Son las que atraviesan completamente la membrana y
sobresalen por ambas caras de ésta. Transportan sustancias desde y hacia la
célula. Se denominan también proteínas transmembrana.
-Proteínas periféricas: No atraviesan la estructura de la membrana, se localizan
en la superficie interna o externa de la membrana plasmática. Cumplen funciones
como: fijar los filamentos del citoesqueleto, enzimas, receptores de señales, etc.
Los carbohidratos o glúcidos: están unidos tanto a proteínas como a lípidos
constituyendo glucoproteínas y glucolípidos. El conjunto de glúcidos asociado a
la membrana plasmática se denomina glucocálix, que protege a las células y
sirve de reconocimiento para el sistema inmune (sistema de defensa del
organismo). El glucocálix participa en los procesos de reconocimiento celular y
permite la interacción entre las células y sus vecinas.

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El modelo de la membrana plasmática es válido para todas las otras membranas
que forman los organelos celulares. Es una estructura dinámica, fluida y elástica
en que las moléculas que la componen se desplazan en todas direcciones, esta
característica le permite autorRepararse en caso de dañarse. Sus importantes
funciones se pueden resumir en:
 Ayuda a mantener la forma celular.
 Regula el intercambio de sustancias entre la célula (medio intracelular) y
el medio externo (medio extracelular), es una barrera selectiva
semipermeable que permite el ingreso de sustancias útiles a la célula y
elimina los desechos del metabolismo, manteniendo el medio el medio
intracelular estable y diferenciándolo de su entorno.
 Permite la interacción de las células con sus vecinas, es importante en la
adherencia celular gracias a las proteínas específicas de la membrana.
Participa en el proceso de reconocimiento celular.
 Actúa como receptora de señales químicas (hormonas por ejemplo).
La bicapa lipídica hace prácticamente
imposible el paso de sustancias
hidrofílicas, como los iones. En cambio
deja pasar con facilidad algunas
moléculas polares pequeñas sin carga
como el CO2, el agua y la urea; y
moléculas apolares pequeñas como el
oxígeno. La restricción al paso de
algunas sustancias, impuesta por la
bicapa, hace necesario que ellas pasen
con la ayuda de cierta proteína.
Las proteínas involucradas en el transporte, son de tres tipos: canales
iónicos para el trasporte de iones; trasportadores, para el trasporte pasivo de
moléculas medianas como la glucosa y los aminoácidos y bombas, para el
trasporte activo de iones.
Para comprender claramente el movimiento de sustancias a través de la
membrana es necesario comprender algunos conceptos relacionados con el
movimiento de sustancias en solución.

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El movimiento de las partículas desde zonas en que están en mayor
concentración hacia zonas de menor concentración se denomina difusión. El
gradiente químico no es lo único que puede impulsar el desplazamiento neto de
partículas. Otra fuerza capaz de hacerlo, en el caso de partículas con carga
eléctrica, como los iones es la diferencia de cargas eléctricas que puede haber
entre una zona y otra. La diferencia de cargas eléctricas entre dos puntos se
llama gradiente eléctrico.
Para muchas sustancias existen gradientes electroquímicos entre un lado y
el otro de la membrana celular. El sodio, por ejemplo, está en mayor
concentración fuera de las células animales que dentro de ellas. El potasio, en
cambio, está en mayor concentración en el líquido intracelular que en el
extracelular. Éste gradiente en las neuronas, por ejemplo, permite el potencial
de acción, ya que las proteínas intramembrana que son de carga negativa, se
anulen rápidamente por la carga de Na+ que ingresa y el K+ que sale a través
de sus canales iónicos, el cual vuelve al reposo gracias a la bomba Na+/K+
que revierte las direcciones de difusión.
II. Trasporte pasivo.
1. Difusión Simple
Debido a que están chocando
entre sí, las moléculas tienden
a desplazarse,
espontáneamente, desde
donde están más juntas hacia
donde lo están menos, hasta
que alcanzan una distribución uniforme. En otras palabras, la tendencia
espontánea de las moléculas en solución es a moverse a favor de su gradiente
electroquímica lo que ocurre por ejemplo, cuando dejamos caer una gota de
colorante dentro de un vaso con agua y en el ejemplo de las bolitas de té.
Recordemos que este movimiento azaroso de las partículas, que hace que se
distribuyan homogéneamente, se llama difusión.

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2. Difusión Facilitada
Se realiza a través de proteínas transportadoras, que actúan por gradientes
electroquímicos y que atraviesan toda la membrana. De acuerdo al mecanismo
que utilizan las proteínas los llamamos:
a. Canales: Son proteínas que se abren y cierran para permitir el paso
de distintas moléculas. Los más conocidos son los de tipo iónicos,
que permiten el paso de iones específicos, como el Ca+2, Na+, K+.
b. Transportadores: Actúan uniéndose a la molécula que transportarán,
adoptando cambios conformacionales, liberando a la sustancia hacia el
interior de la membrana. Una vez finalizado el proceso, la proteína
vuelve a su forma inicial. Éste transporte es utilizado principalmente
para el paso de sustancias de gran tamaño para que atraviesen por
difusión simple, como la molécula de la glucosa hacia los hepatocitos.
3. Osmosis
La difusión de un
solvente, tal como el
agua, a través de una
membrana
semipermeable. En el
caso de las células el
movimiento de agua a
través de las
membranas, a favor
de su gradiente
químico, es decir,
desde donde el agua está en mayor proporción hacia donde está en menor
proporción.
Dos soluciones son isotónicas si tienen la misma proporción de agua, es
decir, la misma concentración total de solutos. Entre ellas, evidentemente, no
hay transferencia neta de agua a través de una membrana. Al comparar dos
soluciones que tienen diferente proporciones de agua, es decir, diferentes
concentraciones totales de solutos, decimos que es hipotónica la que tiene
menor concentración de solutos e hipertónica la tiene una concentración mayor.

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La osmosis es la transferencia de agua desde una solución hipotónica a una
hipertónica, a través de una membrana semipermeable.
En el caso de una célula animal como el glóbulo rojo, si se pone en una
solución hipertónica respecto de su interior, perderá el agua y se arrugara. El
fenómeno se llama crenación. Puesto en una solución hipotónica, en cambio, le
entrara agua, se diluirá su contenido y se romperá la membrana celular, lo que
se llama citólisis. En el caso de las células vegetales, en medios hipertónicos,
la membrana plasmática se rompe, fenómeno llamado plasmólisis, mientras que
en medio hipotónico la vacuola se hincha, dando lugar a una célula turgente.
III. Transporte activo
El transporte activo es el que ocurre en contra del gradiente electroquímico
de las sustancias. Considerando solo el gradiente químico, podemos decir que
es el movimiento de partículas desde el lado de la membrana en que están
menos concentrada hacia el lado donde lo están más, pudiendo ser hacia fuera
o hacia dentro de la célula. Es comparable al desplazamiento de un objeto
cuesta arriba, al desplazamiento de un móvil contra la corriente del agua de un
río.
Ya que el transporte activo es en contra de la gradiente de concentración se
ocupa energía en forma de ATP, quedando como productos ADP y P+. Según
el tió de partículas que se quieran transportar, los mecanismos son:
1. Uniport:
Es aquel en el que se
mueven un tipo de
moléculas en una sola
dirección, como lo son los
canales de Na+.

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2. Simporte (o cotransporte):
Es aquel en el que son transportados
dos solutos en la misma dirección al
mismo tiempo. Es el caso del transporte
de la glucosa en las células epiteliales
del intestino delgado, donde la glucosa
para poder ingresar, debe acompañarse
del ión Na+, ingresando ambas hacia la
célula.
3. Antiport (Contratransporte):
Ocurre cuando dos solutos son
trasportados en direcciones contrarias al mismo tiempo. Un ejemplo de esto,
son las bombas de Na+/K+ , donde normalmente las moléculas de Na+ se
encuentran en el medio extracelular, y el potasio en el intracelular. Pero que
tienden a seguir su gradiente de concentración, por lo que la bomba ayuda a
mantener los gradientes constantes.
IV. Transporte mediado por vesículas
Para el trasporte de grandes masa de sustancias en solución o de grandes
partículas hacia el interior, así como también para la expulsión de moléculas
grandes o en grandes cantidades, las células utilizan vesículas. Estas son esferas
delimitadas por membranas, cuyo contenido permanece sin contacto con el resto
del citoplasma. En este caso, la entrada de sustancias a la célula o a la salida,
no involucra el paso a través de la bicapa ni la asistencia de proteínas de
transporte (canales y transportadores)
a. Endocitosis:
Es la incorporación de partículas en solución o de partículas grandes a la célula
en vesículas que se forman por invaginación de la membrana plasmática y que
se desprenden de esta hacia el citoplasma, conteniendo lo incorporado.
• Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos mediante pequeñas
vesículas.
• Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas como proteínas,
bacterias o virus, fagocitosis, ciertos glóbulos blancos que se engloban en
grandes vesículas (fagosomas) que se desprenden de la membrana celular.

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b. Exocitosis:
Es la salida de sustancias contenidas en vesículas por función de estas con la
membrana plasmática, con la consecuente evacuación del contenido. Algunas de
las sustancias exocitadas se unen a la cubierta celular, otras forman parte de
la matriz extracelular y, por último, otras difunden hacia el líquido intercelular,
como es el caso de los mensajeros químicos (hormonas, neurotransmisores.)