Transporte Celular y Soluciones (Biología)

       TRANSPORTE CELULAR Y SOLUCIONES

DEFINICIÓN DE FLUIDO

Un fluido es todo cuerpo que tiene la propiedad de fluir, y carece de rigidez y elasticidad, y en consecuencia cede inmediatamente a cualquier fuerza tendente a alterar su forma y adoptando así la forma del recipiente que lo contiene. Los fluidos pueden ser líquidos o gases según la diferente intensidad de las fuerzas de cohesión existentes entre sus moléculas.

En los líquidos, las fuerzas intermoleculares permiten que las partículas se muevan libremente, aunque mantienen enlaces latentes que hacen que las sustancias en este estado presenten volumen constante o fijo. Cuando se vierte un líquido a un recipiente, el líquido ocupará el volumen parcial o igual al volumen del recipiente sin importar la forma de este último.

Los líquidos son incompresibles debido a que su volumen no disminuye al ejercerle fuerzas muy grandes.

Los gases, por el contrario, constan de partículas en movimiento bien separadas que chocan unas con otras y tratan de dispersarse, de tal modo que los gases no tienen forma ni volumen definidos. Y así adquieren la forma el recipiente que los contenga y tienden a ocupar el mayor volumen posible (son muy expandibles).

CONCEPTO DE GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN

Cuando hablamos de gradiente de concentración nos referimos a la diferencia de concentración que existe en una molécula entre una región y otra de la misma. En el caso de las membranas celulares, es la diferencia que existe en las concentraciones de iones ubicados a distintos lados de la membrana.

De forma fácilmente comprensible, el gradiente de concentración es la diferencia de concentración de soluto que hay entre dos soluciones o medios. Para entender este concepto lo mejor es tener un ejemplo práctico que permita visualizarlo mejor.

El gradiente de concentración es la diferencia de concentración de un elemento en una misma zona o solución. Un ejemplo claro y fácil de entender es el que podemos obtener cuando echamos una cucharada de sal a un vaso de agua.

Al echarla sin agitar el agua, veremos como la mayor concentración de sal se va directamente al fondo del vaso, mientras que tan solo pequeñas partículas de sal se quedan en la parte superior del vaso. Esta importante diferencia de concentración de sal entre ambas zonas del vaso es lo que se conoce como gradiente de concentración.

Otro concepto muy vinculado a este es el de difusión, que se presenta cuando ocurre un movimiento neto de partículas a favor de su gradiente de concentración, es decir cuando las partículas se mueven desde donde están presentes en mayor cantidad hasta donde están en menor cantidad. Esto ocurre por ejemplo cuando las moléculas de sal acaban por mezclarse en el agua.

SOLUCIÓN HIPOTÓNICA

Esta solución contiene una baja concentración de soluto en relación con la concentración del citoplasma.

En este caso, el agua se difunde desde la solución al interior de la célula, el volumen de la célula iría aumentando y podría llegar a explotar.

SOLUCIÓN HIPERTÓNICA

Si una membrana semipermeable separa una solución con una concentración más elevada de sustancias disueltas de otra con una concentración menor de solutos se le llama “Hipertónica” (el prefijo hiper significa “exceso”). Si dos disoluciones tienen diferente presión osmótica, se dice que la disolución de mayor concentración es hipertónica.

Imagina  a una célula viviendo en el mar. Para esta célula, la concentración de sales del medio es mayor que la que existe dentro de su citoplasma. Cuando el medio posee mayor cantidad de sales que la célula, se afirma que este es hipertónico con respecto a la célula. En estas condiciones, el agua tiende a salir de la célula, tratando de equilibrar la concentración de sales a ambos lados de la membrana. Entonces, la célula se encoge o arruga, disminuyendo su volumen.

SOLUCIÓN ISOTÓNICAS

Una solución isotónicas es aquellas donde la concentración del soluto es la misma en ambos lados de la membrana de la célula, por lo tanto, la presión osmótica en la misma disolución isotónica es la misma que en los líquidos del cuerpo y no altera el volumen de las células.

Sustancia con una concentración de solidos igual a la concentración interna de solidos de la célula, donde se aplique.

Isotonia, es un estado de equilibrio osmótico entre dos soluciones separadas por una membrana, o entre un organismo y su medio ambiente, este concepto se usa mucho en la manufactura de colirios, porque la solución isotónica, no irrita el ojo

TRANSPORTE ACTIVO Y PASIVO

TRANSPORTE PASIVO

El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas a través de la membrana plasmática, durante el cual la célula no gasta energía, debido a que va a favor del gradiente de concentración o a favor de gradiente de carga eléctrica, es decir, de un lugar donde hay una gran concentración a uno donde hay menor. El proceso celular pasivo se realiza por difusión. En sí, es el cambio de un medio de mayor concentración (medio hipertónico) a otro de menor concentración (un medio hipotónico).

DIFUSIÓN SIMPLE

Significa que la molécula puede pasar directamente a través de la membrana. La difusión es siempre a favor de un gradiente de concentración. Esto limita la máxima concentración posible en el interior de la célula (o en el exterior si se trata de un producto de desecho).La efectividad de la difusión está limitada por la velocidad de difusión de la molécula. Por lo tanto si bien la difusión es un mecanismo de transporte suficientemente efectivo para algunas moléculas (por ejemplo el agua), la célula debe utilizar otros mecanismos de transporte para sus necesidades. Difusión simple a través de canales .Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na.+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal. Difusión simple a través de la bicapa .Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis.

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. Estas sustancias, pueden sin embargo cruzar la membrana plasmática mediante el proceso de difusión facilitada, con la ayuda de una proteína transportadora. En el primer paso, la glucosa se une a la proteína transportadora, y esta cambia de forma, permitiendo el paso del azúcar. Tan pronto como la glucosa llega al citoplasma, una enzima que añade un grupo fosfato a un azúcar, (Kinesa) transforma la glucosa en glucosa-6-fosfato. De esta forma, las concentraciones de glucosa en el interior de la célula son siempre muy bajas, y el gradiente de concentración exterior --> interior favorece la difusión de la glucosa. La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión simple y depende:

Del gradiente de concentración de la sustancia a ambos lados de la membrana

Del número de proteínas transportadoras existentes en la membrana

De la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo

ÓSMOSIS

La ósmosis es un tipo especial de transporte pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son transportadas a través de la membrana. El movimiento de agua se realiza desde un punto en que hay mayor concentración a uno de menor para igualar concentraciones. De acuerdo al medio en que se encuentre una célula, la ósmosis varía. La función de la osmosis es mantener hidratada a la membrana celular.

Dicho proceso no requiere gasto de energía. En otras palabras la ósmosis u osmosis es un fenómeno consistente en el paso del solvente de una disolución desde una zona de baja concentración de soluto a una de alta concentración del soluto, separadas por una membrana semipermeable. external image clip_image002.jpg

TRANSPORTE ACTIVO

El transporte activo requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana, pero el transporte activo es el único que puede transportar moléculas contra un gradiente de concentración, el transporte activo esta limitado por el número de proteínas transportadoras presentes. Son de interés dos grandes categorías de transporte activo, primario y secundario.

ENDOCYTOSIS Y EXOCYTOSIS

ENDOCYTOSIS

La endocitosis es un proceso celular por el cual se introduce en la célula solutos, partículas y moléculas de distintos tipos y de origen extracelular. El proceso consiste en rodear dichas sustancias en una invaginación de la membrana celular que conducen, gracias a movimientos de escasa amplitud, a la formación de vesículas que terminan por desprenderse e incorporarse al citoplasma.

Una vez dentro de la célula las vesículas de endocitosis pueden seguir dos caminos: Digestión o transcitosis.

- En la digestión las vesículas se fusionan con lisosomas primarios para formar vacuolas digestivas. Los productos de la digestión se incorporarán posteriormente al metabolismo celular.

- La transcitosis es el proceso realizado por algunas vesículas de endocitosis que simplemente transportan su contenido de un punto a otro de la célula.

La endocitosis tiene un papel fundamental en cuanto a la respuesta inmune, la comunicación intercelular, la transducción de señales y la homeostasis.

Dependiendo del tipo de sustancia que se desee introducir en la célula se estaría hablando de distintos tipos de endocitosis:

(Fagocitosis y pinocitosis)

FAGOCITOSIS:

Se trata de una endocitosis especializada en incorporar al medio intercelular grandes partículas como bacterias, virus y restos celulares. Se podría considerar la manera de comer que tienen las células. El proceso consiste en una molécula que se apoya en la membrana para posteriormente ser introducida en la célula envuelta en membrana plasmática dando lugar a una vesícula denominada Fagosoma. Este fagosoma será fusionada con los órganos encargados de realizar la digestión celular: Los lisosomas, que digerirán su contenido. Este proceso consume una cantidad importante de energía y solo se da en células especializadas llamadas fagocitos.

PINOCYTOSIS

Es un tipo de endocitosis en la que las sustancias entran en la célula en forma de solución y de  forma inespecífica e indescriminada. Al igual que la fagocitosis se podría considerar el “comer” de las células la pinocitosis podríamos considerarlo el “beber”. En este proceso la célula engulle fluido extracelular, incluyendo moléculas como azúcar y proteínas. Las vesículas que se forman son muy pequeñas, solo visibles al microscopio. Se da en todo tipo de células.

EXOCITOSIS:

Es el proceso contrario a la endocitosis. Es el movimiento de vesículas intracelulares a la membrana citoplasmática, donde se fusionan con ella y liberan su contenido al exterior. Este proceso tiene lugar a raíz de una señal extracelular y además sirve para expulsar desechos celulares producidos por el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi.

Se diferencian dos tipos de exocitosis: Constitutiva y regulada.

- La constitutiva está presente en un mismo tiempo en todas partes y lleva moléculas para la matriz extracelular y para la propia membrana.

- La regulada se produce en las células secretoras y estas regulan el momento y el lugar de la membrana plasmática en el que van a fusionarse.

La endocitosis y la exocitosis son dos procesos que están regulados por la célula para mantener constante la membrana plasmática, permitiendo su regeneración ya que en la endocitosis se utiliza membrana plasmática para formar las vesículas que luego vuelve a su lugar de origen al fusionarse con la membrana en la exocitosis.