MEMBRANAS CELULARES FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Función de intercambio de sustancias ( permeabilidad selectiva), transporte pasivo ( difusión simple, mediada o facilitada) y transporte activo (primario y secundario).

Mantener la permeabilidad selectiva, mediante el control del paso de sustancias entre el exterior y el interior. La membrana plasmática actúa como barrera semipermeable entre la célula y el medio extracelular. Esta permeabilidad altamente selectiva, asegura que moléculas como la glucosa, aminoácidos, lípidos, puedan entrar, y éstas y otros intermediarios metabólicos permanecen y los productos de desechos salgan.La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática permite mantener el medio interno celular constante.

Los orgánulos celulares suelen presentar un medio interno diferente al del hialoplasma, diferencia mantenida por las membranas que permiten organizar subcompartimentos funcionales con características fisco-químicas diferentes.

El transporte de pequeñas moléculas a través de la membrana se clasifica, en función de los requerimientos energéticos, en:

Transporte pasivo

El transporte pasivo es un tipo de difusión en el que un ión o molécula que atraviesa la membrana se mueve a favor de un gradiente electroquímico o de concentración.

En el transporte pasivo no se gasta energía metabólica.

El transporte pasivo a través de la membrana puede tener lugar por difusión simple o difusión facilitada.

1. Difusión simpleEl transporte pasivo tiene lugar por sí solo, una molécula atraviesa la membrana sin la ayuda de proteínas o permeasas, existiendo poca especificidad para este proceso. Por difusión simple pasan a través de la bicapa lípidica las moléculas no polares, tales como el oxígeno, nitrógeno, benceno, éter, cloroformo, hormonas esteroideas, etc.Las moléculas polares sin carga también atraviesan la bicapa lipídica, si su tamaño es suficientemente reducido. Este es el caso, del agua, el etanol y la urea que se difunde rápidamente a través de la bicapa lipidica.Difusión facilitada

Un tipo especial de transporte pasivo, los iones o moléculas atraviesan la membrana con facilidad gracias a permeasas específicas de la misma. Las características de la difusión facilitada por proteínas de membrana son muy diferentes de la difusión simple.

La velocidad de transporte de la molécula a través de la membrana es mucho mayor de lo que cabría esperar a partir de un modelo de difusión simple.

En segundo lugar, el proceso es específico, cada proteína relacionada con la difusión facilitada transporta sólo un tipo de ión o molécula o un grupo de moléculas estrechamente relacionadas.

Existe una velocidad máxima de transporte que se alcanza cuando el transportador está saturado.

2.1. Proteínas transportadoras o permeasasSe unen a la molécula a transportar y sufren un cambio conformacional que permite la transferencia de la molécula a través de la membrana.Cada proteína transporta un solo tipo de ión o molécula o un grupo de moléculas relacionadas. Existe una velocidad máxima de transporte que se alcanza cuando el transportador está saturado.

2.2. Proteínas de canal.-Determinadas proteínas transmembranales atraviesan la bicapa lipídica y delimitan en su interior un orificio o canal que permite el paso de algunos solutos de pequeño tamaño generalmente iones.Estos canales iónicos constituyen “puertas de entrada” a la célula y pueden estar permanentemente abiertos o hacerlo sólo tansitoriamente y son por ello canales regulados.

2.2.1.Canales regulados por voltajes. Se abren en respuesta a los cambios de potencial de membrana, como ocurre con los canales de sodio y potasio localizados en la membrana plasmática de la neurona cuya sucesión de apertura y cierre permite la propagación del potencial de acción a lo largo de los axones.

2.2.2. Canales regulados por ligandos.

Las proteínas que delimitan el canal poseen en la zona externa de la membrana una región que actúa de receptores de pequeñas moléculas llamadas ligandos ( neurotransmisores hormonas, etc).En principio el canal se encuentra cerrado, pero sólo cuando el correspondiente ligando se une al receptor, se produce en la proteína el cambio conformacional que permite la apertura del canal, y por tanto, la difusión de iones a favor de gradiente electroquímico. Canales de sodio, potasio, cloro que se abren en la membrana de la neurona cuando los neurotransmisores ( acetilcolina, neuroadrenalina,...)se unen a receptores postsinápticos.

Transporte activo

Utiliza energía metabólica para mover iones o moléculas en contra del gradiente electroquímico.En cada célula una fracción importante de energía disponible se emplea en mantener los gradientes de concentración de iones tales

como: Na+, Ca 2+, K+, a través de la membrana plasmática y a través de membranas de compartimentos intercelulares.En tres tipos de sistemas enzimáticos por lo menos, la hidrólisis del ATP está directamente acoplada al transporte de iones:

Uno de estos sistemas la Na-K-ATP-asa, transporta Na+ fuera de la célula y K+ a su interior.

El segundo transporta iones Ca2+ fuera de la célula o, en células musculares desde el interior hacia el retículo sarcoplasmático.

Transporte de H+ (lisosomas).

Cuando el transporte activo tienen lugar acoplado directamente al gasto energético se dice que es primario. Un ejemplo es la bomba de la bomba de Na+-K+ que utiliza la energía suministrada por la hidrólisis del ATP para bombear iones Na+ al exterior y iones K+ al interior de la célula. Por cada molécula de ATP que se hidroliza se expulsa 3 Na+ y se capta 2K+ en contra del gradiente electroquímico en ambos casos.Este mecanismo mantiene un gradiente iónico o diferencia de potencial a ambos lados de la membrana siendo + en el exterior y – en el interior, responsable del potencial de membrana.

Algunas moléculas son transportadas en contra de gradiente, aprovechando una situación creada por un transporte activo primario. En este caso se habla de un transporte activo secundario.

La energía potencial almacenada en el gradiente de Na+-K+ generado por la bomba impulsa el transporte activo de glucosa y aminoácidos hacia el interior de algunas células. En las células del epitelio intestinal el transporte activo de glucosa se realiza mediante un sistema cotransporte ( transporte simultáneo de dos solutos) unidireccional.

Fuente. Introducción a la Biología Celular Editorial Médica Panamericana