TRANSPORTE TRANSMEMBRANA

UNIVERSIDAD DE CORDOBA

FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA Y QUIMICA

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

(TRANSPORTE ACTIVO Y PASIVO)

CLAUDIA PATRICIA MERCADO AGUADO

Docente

MARIA PATRICIA SÁNCHEZ P.

JUAN CAMILO NARANJO P.

YASMINA SOTOMAYOR G.

LUIS DAVID DE LA BARRERA P.

I SEMESTRE


FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD

PROGRAMA ENFERMERIA

MONTERIA – CORDOBA

2016


INTRODUCCION

La célula es la unidad morfológica y fisiológica de todos los seres vivos, esta

constituye la unidad mínima de organización celular, la cual contiene en su interior

unos orgánulos responsables de la actividad celular, las que se encuentran

protegidas por una membrana, que además de protección permite el intercambio

de sustancias desde el interior al exterior para eliminar sustancias de desechos y

del exterior al interior para nutrir o ingresar sustancias que necesita la célula para

su correcto funcionamiento esta membrana la cual mantiene la homeostasis se

conoce como membrana plasmática.

En consecuencia, esta entrada y salida de sustancias a través de la membrana se

le conoce como mecanismos de transporte, dentro de los cuales encontramos los

que pueden ser de dos tipos transporte pasivo, con movimiento a favor del

gradiente de concentración de tipo difusión simple o difusión facilitada mediante la

Bicapa o proteínas de canales o de transporte respectivamente.

Así pues bien, el otro tipo de transporte por la membrana es de tipo activo con

movimiento en contra del gradiente de concentración, este a diferencia del otro

requiere de energía (ATP), la cual se da mediante bombas iónicas (NaK), y en

masa por endocitosis y exocitosis.

En síntesis la célula tiene una membrana, que permite en intercambio de

sustancias y que gracias a ellas se regulan todos los procesos en los cuales la

célula necesita realizar a nivel intercelular y extracelular para mantener la

homeostasis de la misma y en conjunto de los epitelios, tejidos, órganos y el ultimo

nivel de organización como lo es el conformar el organismo vivo.


OBJETIVO GENERAL

Describir y explicar la fisiología de la membrana celular en las células eucariotas,

mediante un seminario expositivo dirigido a los estudiantes del programa de

enfermería de primer semestre el día lunes 11 de abril del 2016, con el fin de que

los estudiantes estén en la capacidad de identificar cada uno de los procesos

fisiológicos que se llevan a cabo en la membrana celular.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Describir el transporte pasivo en la membrana celular, incluyendo solo

difusión y diálisis.

Explicar la importancia de la diálisis en el cuerpo humano y los tipos de

diálisis.

Describir el transporte activo primario y secundario.


TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVES DE LA MEMBRANA CELULAR

La membrana plasmática constituye la frontera física de la célula, por lo que todas

las sustancias que hayan de entrar o salir de la misma deberán de un modo u otro

atravesar esta barrera. Por otra parte, el interior de la célula y el medio extracelular

difieren en su composición química, por lo que la membrana plasmática deberá

ejercer un riguroso control sobre las moléculas que la atraviesan con el objeto de

mantener en los niveles adecuados las concentraciones de los diferentes solutos a

ambos lados de la misma. Así pues bien para la regulación de esta entrada y

salida de sustancias, se conocen dos tipos de transporte de sustancias uno de tipo

pasivo y otro de tipo activo, los cuales se describen así:

1. TRANSPORTE PASIVOEn esta modalidad de transporte las sustancias atraviesan la membrana

plasmática a favor de gradiente de concentración, es decir, desde el lado de

la membrana en el que la sustancia se halla a concentración más elevada

hacia el lado en el que dicha concentración es más reducida. Cuando se

trata de iones o sustancias cargadas, además del gradiente de

concentración, interviene el gradiente eléctrico a través de la membrana

(potencial de membrana), que vendrá dado por la cantidad y el signo (+ o -)

de las cargas eléctricas a ambos lados de la misma. En este caso, el

transporte tendrá lugar a favor de gradiente electroquímico. En este tipo de

transporte encontramos:

1.1 La Difusión a través de la membrana celularLa difusión a través de la membrana de puede dar de dos formas que

son difusión simple y difusión facilitada. Cuando hablamos de difusión

simple nos referimos al movimiento cinético de las moléculas o los iones


que se produce a través de una abertura en la membrana o a través de

los espacios intermoleculares, sin la necesidad de la unión con

proteínas transportadoras de la membrana.

1.1.1 difusión simple

La difusión simple a través de la membrana se puede producir por dos vías: la primera se da a través de los

intersticios de la membrana lipídica, especialmente si la sustancia

que difunde es liposoluble. La segunda se da a través de los

canales acuosos que penetran en todo el espesor de algunas de

las proteínas de transporte.

Difusión de sustancias liposolubles a través de la bicapa lipídica: uno de los factores más importantes para

determinar la rapidez del movimiento de una sustancia a

través de la bicapa lipídica es la liposolubilidad de la

sustancia como por ejemplo la liposolubilidad del oxígeno

es elevada, por lo tanto esta sustancia se puede disolver

con facilidad por la bicapa lipídica y difundir a través de la

membrana celular. Por esta razón la tasa de difusión a

través de la membrana está directamente proporcional a la

liposolubilidad de las sustancias. Por esta razón el oxígeno

puede llegar al interior de la célula casi como si no

existiera una membrana celular.

Difusión del agua y de otras moléculas insolubles en lípidos a través de los canales proteicos: aunque el

agua es insoluble en los lípidos de la membrana, esta

atraviesa con facilidad la membrana celular, ya que pasa

en toda su totalidad por los canales proteicos, debido a la


rapidez con la que esta molécula puede atravesar la

mayoría de las membranas celulares.

Difusión a través de los canales proteicos y “apertura” de estos canales: se considera que los canales proteicos

proporcionan vías acuosas a través de las moléculas

proteicas, debido a esto las sustancias se pueden difundir

a través de estos canales desde un lado de la membrana

hacia el otro. Los canales proteicos se distinguen por dos

características:

Permeabilidad selectiva de numerosos canales proteicos: la mayor parte de los canales proteicos son

muy selectivos para el transporte de iones o moléculas

específicas, esto se da debido a características del canal

ya sea su diámetro, su forma y la naturaleza de los

cambios eléctricos a lo largo de sus superficies internas.

Apertura de los canales proteicos: la apertura de los

canales proteicos proporcionan un medio de controlar la

permeabilidad de dichos canales. Se cree que las puertas

son en realidad extensiones en forma de compuerta de la

molécula de transporte, que se pueden cerrar sobre la

abertura del canal o mantenerse separadas de ella por un

cambio en la conformación de la propia molécula proteica.

1.1.2 difusión facilitada

La difusión facilitada utiliza canales (formados por proteínas de

membrana) para permitir que moléculas cargadas (que de otra

manera no podrían atravesar la membrana) difundan libremente


hacia afuera y adentro de la célula. Estos canales son usados

sobre todo por iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-.

La velocidad del transporte facilitado está limitado por el número

de canales disponibles.mientras que la velocidad de difusión

depende solo del gradiente de concentración.

Difusión facilitada por proteína de canalAlgunas proteínas de membrana forman canales que

facilitan el pasaje de sustancias polares o con carga

eléctrica. En este ejemplo de difusión facilitada, se muestra

un canal específico para el pasaje de un ión. El canal

iónico presenta una compuerta que puede abrirse o

cerrarse por una variedad de mecanismos. En este caso la

apertura del canal depende de la participación de una

molécula que actúa como señal.

En la difusión facilitada, al igual que en la difusión simple,

la sustancia se mueve desde el lado de la membrana en

donde se encuentra en mayor concentración hacia el otro

lado de la membrana en donde la concentración es menor.

Este movimiento a favor de gradiente de concentración es

espontáneo y no requiere gasto de energía.

Difusión facilitada por carrierAlgunas proteínas de membrana actúan como carriers o

transportadores de sustancias. El carrier engancha a la

molécula de un lado de la membrana, cambia su

conformación, depositando a la molécula del lado opuesto.

En este ejemplo de difusión facilitada, un carrier

transportador de glucosa, mueve glucosa siguiendo su


gradiente de concentración. El proceso no requiere

energía.

1.1.3 Diálisis

Es la difusión selectiva de sustancias, esta ocurre cuando se

quieren liberar toxinas o cuando se quieren absorber sustancias

especificas. Cuando una membrana separa una sustancia con

diferente concentración a ambos lados, el soluto (la sal) difunde

desde el lugar de mayor concentración al de menor

concentración, mientras que el agua lo hace desde el sitio donde

está en mayor cantidad (solución diluida) hacia la de menor

cantidad (solución concentrada de sal). Este proceso,

denominado diálisis, se define como el pasaje de una sustancia

disuelta a través de una membrana semipermeable a favor de un

gradiente de concentración y sin gasto de energía.

Utilización de la diálisis en la saludLa diálisis es el proceso de extracción de los productos de

desechos y del exceso de agua en el cuerpo. Hay dos métodos

de diálisis: la hemodiálisis y la diálisis peritoneal.

En la hemodiálisis: se extrae la sangre del cuerpo y se bombea

al interior de un aparato que filtra las sustancias toxicas,

devolviendo a la persona la sangre purificada. La cantidad de

líquidos devueltos se pueden ajustar.

En la diálisis peritoneal: se infunde dentro de la cavidad

abdominal un líquido que contiene una mezcla específica de


glucosa y sales que arrastran las sustancias toxicas de los

tejidos. Luego se extrae el líquido y se desecha.

2. TRANSPORTE ACTIVO

En ocasiones, se precisa una gran concentración de una sustancia en el

líquido intracelular aunque la concentración en el líquido extracelular sea

mínima. Esto es así, por ejemplo, para los iones potasio. Y a la inversa, es

importante mantener muy bajas las concentraciones de otros iones en el

interior de la célula, aunque sus concentraciones en el líquido extracelular

sean más altas. Esto es especialmente cierto para los iones de sodio.

Ninguno de estos dos efectos se podría producir por difusión simple, ya

que está equilibrada con el tiempo las concentraciones en los dos lados de

la membrana. Cuando una membrana celular mueve moléculas o iones en

contra de un gradiente de concentración, el proceso se denomina

transporte activo.

Entre las diferentes sustancias transportadas activamente a través de, al

menos, algunas membranas celulares, se encuentran los iones de sodio,

potasio, calcio, hierro, cloruro, yoduro, urato, diversos azucares y la mayor

parte de los aminoácidos.

2.1 Transporte activo primario y secundarioEl transporte activo se divide en dos tipos, de acuerdo con la fuente de

energía utilizada para producirlo. Se denominan transporte activo

primario y secundario. En el transporte activo primario la energía deriva

directamente de la ruptura del ATP (Trifosfato de Adenosina) o de algún

otro fosfato de alta energía. En el transporte activo secundario, la

energía deriva secundariamente de la almacenada en forma de


diferencias de concentración iónicas entre los dos lados de una

membrana, creadas, en primer lugar, por trasporte activo primario.

2.1.1 Transporte activo primario

Bomba sodio-potasioEntre las sustancias transportadas mediante transporte

activo primario, se encuentran el sodio, potasio, calcio,

hidrogeno, cloruro y otros iones. Sin embargo no todas

estas sustancias son transportadas por la membrana de

todas las células. Además, algunas bombas de trasporte

funcionan en membranas intracelulares tales como la

membrana del retículo sarcoplasmico del musculo, o una

de las dos membranas de la mitocondria, y no en la

membrana de superficie de la célula. No obstantes todas

las bombas funcionan en esencia por el mismo mecanismo

básico.

El mecanismo de transporte activo más estudiado es la

bomba sodio-potasio (Na+-K+), un proceso de transporte

que bombea iones sodio al exterior, a través de la

membrana celular, y, al mismo tiempo bombea iones

potasio desde el exterior al interior. Esta bomba es la

responsable de mantener las diferencias de concentración

de sodio-potasio a través de la membrana celular, así

como de establecer un potencial eléctrico negativo al

interior de la célula.


Importancia de la bomba sodio-potasioUna de las funciones más importantes de la bomba sodio-

potasio, es el control del volumen celular. Sin la función de

esta comba, la mayor parte de las células de los

organismos se hincharían hasta estallar. El mecanismo de

control del volumen es el siguiente: dentro de las células

hay un gran número de proteínas y otros compuestos

orgánicos que no pueden Salir de ellas. En su mayor parte,

están cargadas negativamente y, por lo tanto, recogen a

su alrededor gran numero de iones positivos.

Todas estas sustancias tienden a producir osmosis de

agua al interior de la célula; sin un control de este proceso,

la célula se hinchara indefinidamente hasta estallar. El

mecanismo normal para evitarlo es la bomba sodio-

potasio. Es preciso señalar de nuevo que este dispositivo

bombea tres iones Na+ al exterior de la célula por cada

dos iones de K+ bombeados al interior. Además la

membrana es mucho menos permeable a los iones sodio

que a los iones potasio, por lo que una vez que los iones

sodio están en el exterior, muestran una fuerte tendencia a

permanecer allí. Por tanto esto representa una pérdida

neta continua de iones fuera de la célula, lo que inicia una

tendencia osmótica opuesta a sacar agua de la célula.

Bomba de calcio

Los iones de calcio se mantienen normalmente en una

concentración extremadamente baja en el citosol

intracelular de casi todas las células del organismo. Una

está situada en la membrana celular y bombea calcio al


exterior de la célula. La otra bombea iones de calcio hacia

el interior de la célula, tales como el retículo sarcoplasmico

en las células musculares o el interior de las mitocondrias

en todas las células. En todos estos casos la proteína

trasportadora atraviesa la membrana de lado a lado y

actúa como una ATPasa, con la misma capacidad para

escindir el ATP que la proteína ATPasa transportadora de

sodio. La diferencia radica, en que esta proteína tiene un

sitio de unió muy especifico pare el calcio en lugar de para

el sodio

Transporte activo primario de hidrogenionesDos lugares del organismo cuentan con importantes

sistemas de transporte activo primario de hidrogeniones.

Dichos lugares son: 1) las glándulas gástricas del

estomago y 2) la porción final de los túbulos distales y los

conductos colectores corticales de los riñones.

En las glándulas gástricas; las células parietales

situadas en profundidad poseen el mecanismo activo

primario más potente que cualquier organismo para

transportar hidrogeniones. Esta es la base de la secreción

de acido clorhídrico en las secreciones digestivas del

estomago. En el lado secretor de las células parietales, la

concentración de hidrogeniones puede estar aumentada

hasta un millón de veces y luego liberarse en asociación

con los iones cloruro en forma de acido clorhídrico.


En los túbulos renales; existen células intercaladas

especiales en la última porción de los túbulos renales

distales y en los conductos colectores corticales que

también transportan hidrogeniones mediante transporte

activo primario. En esta caso, secretan una gran cantidad

de hidrogeniones de la sangre a la orina con el fin de

controlar la concentración de hidrogeniones en los líquidos

corporales. Los hidrogeniones pueden ser secretados

contra un gradiente de concentración unas 900 veces

mayor.

2.1.2 Transporte activo secundario: cotransporte y contratransporte

Cuando los iones sodio se transportan hacia el exterior de las

células mediante transporte activo primario habitualmente se

establece un gran gradiente de concentración de iones sodio a

través de la membrana celular, con una concentración elevada

fuera de la célula y una concentración baja en su interior. Este

gradiente representa un almacén de energía porque el exceso de

sodio en el exterior de la membrana celular siempre intenta

difundir hacia el interior.

En condiciones adecuadas esta energía de difusión del sodio

puede arrastrar otras sustancias junto con el sodio a través de la

membrana celular.

Este fenómeno se denomina cotransporte, es una forma de

transporte activo secundario. Para que el sodio arrastre otra

sustancia con él es necesario un mecanismo de acoplamiento.


Esto se consigue por medio de otra proteína transportadora de la

membrana celular. En este caso el transportador actúa como

punto de unión tanto para el ion sodio como para la sustancia que

se va a cotransportar. Una vez que los dos están unidos, el

gradiente de energía del ion sodio hace que este ion y la otra

sustancia sean transportados juntos hacia el interior de la célula.

Cotransporte de glucosa y aminoácidos junto con iones sodio La glucosa y muchos aminoácidos se transportan hacia el

interior de la mayor parte de las células contra grandes

gradientes de concentración; el mecanismo es totalmente

mediante cotransporte. Una propiedad especial de la

proteína transportadora es que no se producirá un cambio

conformacional que permita el movimiento de sodio hacia

el interior hasta que también una molécula de glucosa se

una. Cuando ambos están unidos se produce

automáticamente el cambio conformacional y el sodio y la

glucosa son transportados al mismo tiempo hacia el

interior de la célula. Por tanto, este es un mecanismo de

cotransporte sodio-glucosa. Los cotransportadores de

sodio-glucosa son mecanismos especialmente importantes

en el transporte de la glucosa a través de las células

epiteliales renales e intestinales.

El cotransporte con sodio de los aminoácidos se produce

de la misma manera que para la glucosa, excepto porque

utiliza un grupo diferente de proteínas transportadoras. Se

han identificado cinco proteínas transportadoras de

aminoácidos, cada una de las cuales es responsable de

transportar un grupo de aminoácidos con características


moleculares específicas. El cotransporte con sodio de la

glucosa y de los aminoácidos se produce especialmente a

través de las células epiteliales del tubo digestivo y de los

túbulos renales para favorecer la absorción de estas

sustancias hacia la sangre.

En el contratransporte, los iones sodio intentan una vez más

difundir hacia el interior de la célula debido a su gran gradiente de

concentración. Sin embargo, esta vez la sustancia que se va a

transportar está en el interior de la célula y se debe transportar

hacia el exterior. Por tanto, el ion sodio se une a la proteína

transportadora en el punto en el que se proyecta hacia la

superficie exterior de la membrana, mientras que la sustancia que

se va a contratransportar se une a la proyección interior de la

proteína transportadora. Una vez que ambos se han unido se

produce un cambio conformacional y la energía que libera el ion

sodio que se mueve hacia el interior hace que la otra sustancia se

mueva hacia el exterior.

Contratransporte con sodio de iones calcio e hidrógenoDos mecanismos de contratransporte (transporte en una

dirección opuesta al ion primario) especialmente

importantes son el contratransporte sodio-calcio y el

contratransporte sodio-hidrógeno.

El contratransporte sodio-calcio se produce a través de

todas o casi todas las membranas celulares, de modo que

los iones sodio se mueven hacia el interior y los iones


calcio hacia el exterior, ambos unidos a la misma proteína

transportadora en un modo de contratransporte. Esto se

produce además del transporte activo primario de calcio

que se produce en algunas células.

El contratransporte sodio-hidrógeno se produce en varios

tejidos. Un ejemplo especialmente importante se produce

en los túbulos proximales de los riñones, en los que los

iones sodio se desplazan desde la luz del túbulo hacia el

interior de la célula tubular, mientras que los iones

hidrógeno son contratransportados hacia la luz tubular.

Como mecanismo para concentrar los iones hidrógeno, el

contratransporte no es en modo alguno tan eficaz como el

transporte activo primario de los iones hidrógeno que se

produce en los túbulos renales más distales, aunque

puede transportar cantidades muy grandes de iones

hidrógeno, lo que hace que sea clave para el control del

ion hidrógeno en los líquidos corporales.


CONCLUSIÓN

En este trabajo investigativo se logra concluir, que la célula está constituida por

una estructura (capa) doble fosfolipidica, que contiene unas estructuras proteicas y

carbohidratos, que media el intercambio de sustancias desde el interior al exterior

y viceversa, la cual recibe el nombre de membrana plasmática y se encuentra en

todas las células de los seres vivos.

Así pues bien esta regula la entrada y salida de sustancias, así como de productos

de desecho, a través de unos mecanismos de transporte los cuales pueden ser a

favor de un gradiente de concentración y que no requiere energía, transporte

pasivo los cuales incluyen difusión, osmosis y diálisis, y otro transporte que es en

contra del gradiente de concentración y necesita de energía (ATP), para que se de

el paso de sustancias, el cual se conoce como transporte activo y es de tipo

primario y secundario.

Todos estos procesos o mecanismos de transporte de sustancias son para

mantener la homeostasis de las células y así del organismo que estas están

conformando. Lo que permitirá el correcto funcionamiento de dicho organismo y

así lleve a cabo cada actividad requerida para la prolongación de la vida.


BIBLIOGRAFÍA

1. GUYTON, C.G. and HALL, J.E. Tratado de Fisiología Médica. 11ª Edición. Elsevier, 2006.

2. DESPOPOULOS, A. and SILBERNAGL, S. Atlas de Fisiología. 5ª Edición. Harcourt, Madrid, 2001.

3. Garther L, Hiatt J. Texto Atlas de Histologia. Segunda edicion ed. Bogota:

Panamericana; 2000.

4. Tortora GJ, Derrickson B. Principios de Anatomia y Fisiologia. undecima

edicion ed. Bogota: Panamericana; 2006.

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