Los límites de las células están constituidos por las membranas biológicas, las barreras que definen el interior y el exterior de una célula.
Permeabilidad
Las membranas son estructuras dinámicas en las que las proteínas flotan en un mar de lípidos. Los componentes lipídicos de la membrana constituye la barrera de permeabilidad, mientras que las proteínas funcionan como sistemas de transporte que, bien actuando como conductos o bombas, proporcionan a la membrana su capacidad de permeabilidad selectiva.
Características de las membranas biológicas
1.-Son estructuras laminares, de solo dos moléculas de grosor, el grosor de la mayoría de las membranas esta comprendido entre 60 y 100 A° (6 y10 nm).
2.-las membranas constan principalmente de lípidos y proteínas. La relación de peso proteína-lípido es de 1:4 hasta 4:1. Las membranas también contienen hidratos de carbono enlazados a lípidos y proteínas.
3.-los lípidos de membrana son moléculas relativamente pequeñas que tienen una parte hidrofílica y otra hidrofóbica. En medios acuosos estos lípidos forman espontáneamente láminas bimoleculares cerradas. Estas bicapas lipidicas constituyen obstáculos al paso de moléculas polares.
4.-Ciertas proteínas específicas se utilizan como bombas, compuertas, receptores, transductores de energía y enzimas.
5.- Las membranas constituyen asociaciones no covalentes.
6.- Las membranas son asimétricas. Las caras interna y externa de las membranas biológicas son diferentes.
7.- Las membranas son estructuras fluidas. Las moléculas de lípidos difunden rápidamente en el plano de la membrana, al igual que lo hacen las proteínas, a menos que estén ancladas por interacciones especificas.
8.-La mayoría de las membranas están polarizadas eléctricamente, con carga negativa en el interior (normalmente -60 milivoltios). El potencial de membrana desempeña un papel clave en el transporte, en la conversión de energía y la excitabilidad.
Sistemas de transporte.
La bicapa lipídica de las membranas es intrínsicamente impermeable a los iones y moléculas polares. La permeabilidad se la confieren dos clases de proteínas de membrana: las bombas y los conductos. Lo que se denomina como transporte activo y transporte pasivo respectivamente.
Transporte Activo.
En el proceso de transporte activo las molécula son transportadas lejos del equilibrio termodinámico, por lo que se requiere energía. Esta energía puede provenir de la hidrólisis de ATP, del movimiento de electrones o de la luz.
La conservación de gradientes electroquímicos en los sistemas biológicos es tan importante que consume quizá de 30 a 40% de la energía total consumida en una célula.
El movimento neto de una molécula hacia arroba o en contra de su gradiente de concentración, esta mediado por proteínas de transporte en membrana (no pueden ser poros), son puertas que a menudo se denominan bombas, la entropía disminuye y se necesita una fuente de energía para dirigir el proceso de transporte.
El sistema de transporte activo se divide en, transporte activo primario y transporte activo secundario, descritos a continuación.
Transporte activo primario.
El combustible proviene de fuentes primarias de energía, es decir, de la luz, hidrólisis de ATP o transporte de electrones.
Un ejemplo de este transporte es la bomba Na+ - K+ ATPasa, un sistema de transporte que bombea dos iones de K+ dentro de la célula y expulsa tres iones de Na+, por cada molécula de ATP hidrolizada.
Cada bomba Na+ - K+ ATPasa hidroliza alrededor de 100 moléculas de ATP por minuto bajo condiciones celulares óptimas. Esta bomba es una proteína integral compuesta de dos unidades, se conocen como α2 y β2, las subunidades α catalizan la hidrólisis de ATP y tiene sitios de fijación para el Na sobre el lado citosólico y para el ion K sobre el lado extracelular de la membrana plasmática. Las β son glucoproteínas, cuya función aun no se conoce.
Funcionamiento de la bomba Na+ - K+ ATPasa
1.-Tres iones Na+ del citosol se fijan a los sitios de los iones Na+ en la ATPasa
2.-La fosforilación de un residuo de aspartato de la ATPasa induce un cambio de conformación que da como resultado la liberación de Na+ al medio extracelular.
3.-Dos iones K+ fuera de la célula se fijan a los sitios de los iones K+ expuestos en la ATPasa.
4.-La hidrólisis del grupo fosforilo revierte a la ATPasa a su primera conformación y se liberan dos iones K+ dentro de la célula.
5.-Los tres sitios de ion Na+ de la ATPasa son expuestos de nuevo y el proceso puede inciar de nuevo.
Transporte activo secundario.
Es el transporte conducido por gradientes ionicos, el flujo de iones a favor de sus gradientes de concetración proporciona una fuente de energía libre que se puede usar para introducir a la célula moléculas en contra de sus gradientes de concentración. Por ejemplo, en E. coli, la entrada de iones H+ a favor de su gradiente de concentración empuja a la lactosa hacia dentro de la célula en contra de su gradiente de concentración.
En algunos casos, el material es en extremo grande o muy reactivo para ser transportado de manera directa a través de la membrana. En estos casos las células emplean mecanismos como endocitosis o exocitosis para transportar estos materiales hacia dentro o fuera de la célula respectivamente. En ambos casos, el transporte comprende la creación de una vesícula lipídica.
Transporte Pasivo
Transporte pasivo o difusión. El transporte pasivo es el intercambio simple de moléculas de una sustancia a través de la membrana plasmática, durante el cual no hay gasto de energía que aporta la célula, 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).
No hay comentarios:
Publicar un comentario