Este documento trata sobre los diferentes métodos de transporte de sustancias a través de la membrana celular. Explica que existen tres métodos principales: 1) la difusión simple, donde pequeñas moléculas pasan directamente a través de la membrana siguiendo un gradiente de concentración; 2) la difusión facilitada, donde proteínas transportadoras ayudan a moléculas mayores a pasar la membrana; y 3) los canales iónicos, que son proteínas que controlan el paso de iones a través de la membran

1. Biología celular
5° D
Presenta:
Juárez Luna Ma. Isabel
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
DEPARTAMENTO DE ZOOTECNIA
Transporte pasivo
a través de la
membrana
celular



Difusión simple
Difusión facilitada
Canales iónicos

2. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

La célula necesita sustancias para su metabolismo. Como
consecuencia de éste se van a producir sustancias de desecho
que la célula precisa eliminar. Así pues, a través de la membrana
plasmática se va a dar un continuo transporte de sustancias en
ambos sentidos. Según la dirección de este y el tipo de sustancia
tendremos:



Ingestión: Es la entrada en la célula de aquellas sustancias necesarias
para su metabolismo.
Excreción: Salida de los productos de desecho.
Secreción: Si lo que sale no son productos de desecho sino sustancias
destinadas a la exportación.
Aunque vamos a referirnos únicamente al transporte a través de la
membrana plasmática, deberá tenerse en cuenta que los fenómenos
de transporte que estudiaremos se dan también a través de las
membranas biológicas de los orgánulos formados por membranas:
retículo, aparato de Golgi, lisosomas, vacuolas, mitocondrias y plastos.
Mediante estos fenómenos la célula asegura un medio interno
diferente y funciones distintas en cada uno de los orgánulos formados
por membranas

3. Transporte pasivo a través de la membrana
celular.


Esquema del transporte pasivo
a favor del gradiente
electroquímico, y del
transporte activo en contra de
éste. Mientras que el transporte
pasivo , ya sea por difusión
simple o difusión facilitada ,se
produce espontáneamente, el
transporte activo requiere un
aporte de energía metabólica.
Aunque las pequeñas
moléculas sin carga
pueden atravesar
directamente la bicapa
lipídica, la transferencia de
moléculas cargadas
(incluidos todos los
pequeños iones) sólo se
producen a velocidades
significativas, a través de
los canales o
transportadores proteicos.

4. En el caso de las células
vivas, el proceso de difusión
simple se establece a través de
la membrana celular, por lo que
de hecho existen tres procesos
de difusión encadenados, una
difusión que ocurre en el medio
de mayor concentración, una
difusión que ocurre en el medio
de separación y una difusión
que ocurre en el medio de
menor concentración.

Como el proceso limitante de
la velocidad es la difusión a
través del medio de separación,
se puede simplificar un modelo
donde el flujo de partículas
depende de la diferencia de
concentración entre ambos
lados del medio de separación
y del tipo de interacciones que
presente la molécula que va a
atravesar la membrana con ese
medio.


5. Difusión simple

Pasan así sustancias lipídicas como las hormonas
esteroideas, los fármacos liposolubles y los anestésicos,
como el éter. También sustancias apolares como el
oxígeno y el nitrógeno atmosférico y algunas moléculas
polares muy pequeñas como el agua, el CO2, el etanol
y la glicerina.

6. Las moléculas que pueden atravesar con facilidad las
membranas celulares, debido a este fenómeno, son
únicamente las de los gases (por ejemplo CO2, O2), las
moléculas hidrofóbicas (por ejemplo benceno) y las
moléculas polares pequeñas (por ejemplo H2O y etanol),
esto es así debido a que las moléculas hidrofóbicas y
apolares son solubles en la región central apolar de la
bicapa lipídica, y las moléculas polares pequeñas son lo
suficientemente pequeñas como para que las
interacciones desfavorables se vean compensadas por un
aumento de la entropía del sistema.

Por otra parte, las moléculas polares grandes tales como
la glucosa, los aminoácidos y las moléculas cargadas o
iones (H+, Na+, Cl+ y Ca2+) establecen interacciones
demasiado fuertes con el medio acuoso fuera de la
bicapa lipídica, por lo que les resulta muy desfavorable
desde el punto de vista energético romper estas
interacciones para atravesar la región central hidrofóbica.
Como consecuencia las membranas biológicas son
prácticamente impermeables a este tipo de moléculas,


7. Difusión facilitada


Algunas moléculas son
demasiado
grandes
como para difundir a
través de los canales de
la
membrana
y
demasiado insolubles en
lípidos como para poder
difundir a través de la
capa de fosfolípidos.
Tal es el caso de la glucosa y
algunos otros monosacáridos.
Esta sustancias, pueden atravesar
la membrana plasmática
mediante el proceso de difusión
facilitada, con la ayuda de una
proteína transportadora. La
difusión facilitada es mucho más
rápida que la difusión simple

8. Bajo el mismo principio termodinámico
que en el caso de la difusión simple, es
decir, que el soluto a transportar lo hace
a favor de gradiente, la difusión facilitada
opera de modo similar, pero está
facilitada por la existencia de proteínas
canal, que son las que facilitan el
transporte de, en este caso, agua o
algunos iones y moléculas hidrófilas.

Estas
proteínas
integrales
de
membrana conforman estructuras en
forma de poro inmersas en la bicapa,
que dejan un canal interno hidrofílico que
permite el paso de moléculas altamente
lipófobas
como
las
mencionadas
anteriormente. La apertura de este canal
interno puede ser constitutiva, es decir,
continua y desregulada, en los canales
no regulados, o bien puede requerir una
señal que medie su apertura o cierre: es
el caso de los canales regulados.


9. 
La difusión facilitada involucra el uso de un proteína
para facilitar el movimiento de moléculas a través de
la membrana. En algunos casos, las moléculas pasan a
través de canales con la proteína. En otros casos, la
proteína cambia su forma, permitiendo que las
moléculas pasen a través de ella.

10. Canales iónicos
Los canales iónicos son proteínas
transmembrana
que
contienen
poros acuosos que cuando se abren
permiten el paso selectivo de iones
específicos
a
través
de
las
membranas
celulares.
Así,
los
canales iónicos son proteínas que
controlan el paso de iones, y por
tanto el gradiente electroquímico, a
través de la membrana de toda
célula viva.

Estos canales actúan como
compuertas que se abren o se
cierran en función de los estímulos
externos,
aunque
algunas
sustancias
tóxicas
pueden
desactivar su función natural. En
los mamíferos, los canales iónicos
determinan importantes procesos
como: la excitación del nervio y
del músculo, la secreción de
hormonas y neurotransmisores, la
transducción sensorial, el control
del equilibrio hídrico y electrolítico,
la regulación de la presión
sanguínea, la proliferación celular
y los procesos de aprendizaje y
memoria.

Diagrama esquemático de un canal iónico.
1 - dominios de canal (normalmente son
cuatro por canal)
2 - vestíbulo exterior,
3 - filtro de selectividad,
4 - diámetro del filtro de selectividad
5 - sitio de fosforilación,
6 - membrana celular.

11. Canales iónicos

Transportan iones inorgánicos

Difieren de transportadores en:

Mayor velocidad de flujo
 se saturan
No

Responden a una señal celular

Dos tipos:

Dependientes de voltaje

Dependientes de ligando

Na+

K+

Ca2+

Receptor nicotínico de acetilcolina

12. Rol biológico de los canales iónicos.
Los
canales
iónicos
son
especialmente importantes en la
transmisión del impulso eléctrico en
el sistema nervioso. De hecho, la
mayor parte de las toxinas que
algunos
organismos
han
desarrollado para paralizar el
sistema nervioso de depredadores
o presas (como por ejemplo el
veneno producido por escorpiones,
arañas,
serpientes
y
otros)
funcionan obstruyendo los canales
iónicos.
 La alta afinidad y especificidad
de estas toxinas ha permitido su uso
como ligandos para la purificación
de las proteínas que constituyen los
canales iónicos. Muchos agentes
terapéuticos median sus efectos
por la interacción con estas
proteínas, como por ejemplo
alguno
agentes
ansiolítico,

antihipertensivo, antiarrítmico, etc.
 Los canales iónicos se presentan
en una gran variedad de procesos
biológicos que requieren cambios
rápidos en las células, como en el
corazón, esqueleto, contracción
del músculo, transporte de iones y
nutrientes a través de epitelios,
activación de linfocitos T o
liberación de insulina por las células
beta del páncreas. Los canales
iónicos son un objetivo clave en la
búsqueda de nuevos fármacos.

13. Bibliografía.
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