Tipos de transporte a travs de la membrana

El transporte a travs de la membrana ocurre por dos mecanismos transporte activo

y transporte pasivo.

Transporte pasivo Es un proceso de difusin de sustancias a travs de la membrana. No requiere gasto

de energa celular, se realiza a favor del gradiente (es decir, de donde hay ms hacia donde hay menos) de concentracin, de presin o de carga elctrica. Hay varios

mecanismos de transporte pasivo:

Difusin simple: Si dos sustancias de diferente concentracin se encuentran

separadas por una membrana semipermeable, las molculas de la sustancia (soluto)

con mayor concentracin atraviesan la membrana hacia la solucin menos concentrada para igualar las concentraciones de soluto. Ejemplo: El agua, el dixido de carbono, el oxgeno, molculas solubles en lpidos como las vitaminas A, E,

algunas hormonas esteroideas, atraviesan la membrana de esta forma.

Difusin facilitada: es la difusin de molculas y los iones solubles en agua a travs

de la membrana, con la participacin de las protenas de la membrana. Las protenas

pueden formar poros o canales con dimetros especficos y cargas elctricas que permiten el paso selectivo de iones. Los iones de Na +, K+, Ca2+, Cl- atraviesan la

membrana de esta manera. Hay canales que permanecen abiertos y otros que solo se abren cuando llega una molcula portadora que se une a las molculas e induce a una variacin de la configuracin que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios

en la polaridad de la membrana. Es as como la difusin puede ser facilitada por protenas portadoras que se unen a las molculas facilitando la apertura del canal y

su paso a travs de la membrana. Los neurotrasmisores atraviesan la membrana de esta forma.

smosis: cuando 2 disoluciones se encuentran separadas por una membrana

semipermeable el solvente (agua) pasa a travs de la membrana desde la regin de mayor concentracin de solvente hacia la de menor concentracin hasta igualar las

concentraciones. La concentracin de agua dentro y fuera de las clulas animales es igual (isotnica), por lo tanto no existe tendencia del agua a entrar o salir de stas. La smosis es clave para la supervivencia de los seres vivos. La absorcin de agua y

minerales a travs de las races de las plantas ocurre a travs del mecanismo de smosis, igualmente la reabsorcin de agua y minerales en el rin. Transporte activo

En el proceso de transporte activo tambin actan protenas de membrana, pero stas requieren energa celular en forma de ATP, para transportar las molculas al otro lado

de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroqumico.

Mecanismo de transporte activo para molculas de bajo peso molecular

Para el transporte de molculas de bajo peso molecular y en contra del gradiente se requiere la ayuda de las protenas de transporte denominadas bombas, por su

similitud con las bombas de agua. Las protenas de transporte utilizan energa para

mover las molculas en contra del gradiente de concentracin. Son ejemplos de transporte activola bomba de Na+/K+, y la bomba de Ca++ .La bomba de Na+/K+

requiere una protena de transporte que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. La absorcin de minerales en las plantas es un

ejemplo de transporte activo.

Mecanismos de transporte activo para molculas de elevado peso molecular

Existen dos mecanismos principales para el transporte de estas molculas en contra

del gradiente: endocitosis y exocitosis

La endocitosis es un proceso de incorporacin de sustancias del medio externo a la clula mediante una invaginacin en la superficie exterior de la membrana que

engloba las partculas o lquidos a ingerir. Una vez las partculas o sustancias dentro de la invaginacin se produce la estrangulacin de la invaginacin originndose una

vescula que encierra el material ingerido el cual es transportado al interior del citoplasma.Segn la naturaleza de las partculas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis: pinocitosis y fagocitosis.

Pinocitosis. Implica la ingestin de lquidos y partculas en disolucin a travs de una invaginacin de la membrana plasmtica que forma pequeas vesculas o vacuolas que luego se introducen al citoplasma con los lquidos ingeridos. La pinocitosis

incorpora grandes molculas como glcidos, cidos grasos y aminocidos, por ejemplo, del quilo alimenticio. en las microvellosidades intestinales.

La fagocitosis implica la incorporacin de partculas grandes, o de microorgansimos a travs de extensiones de la membrana plasmtica, denominadas pseudpodos los cuales engloban las partculas, luego los extremos de los pseudpodos se fusionan

dando origen a una vescula o vacuola alimenticia con las partculas dentro. Las partculas incluidas en la vacuola son digeridas por enzimas digestivas llamadas

lisosomas. La fagocitosis la realizan las amebas en su proceso digestivo, los leucocitos para destruir bacterias y las clulas de microgla del sistema nervioso que destruyen y eliminan las neuronas muertas por heridas o por envejecimiento.

Exocitosis. Es el proceso contrario a la endocitosis. Tiene como objetivo la excrecin

de sustancias, ocurre cuando una macromolcula o una partcula debe pasar del interior al exterior de la clula. Las macromolculas contenidas en vesculas

citoplasmticas creadas por el aparato de Golgi, se desplazan hasta la membrana plasmtica, la membrana plasmtica y la vescula se fusionan y la vescula vierte su

contenido al medio extracelular. Productos de desecho de la digestin celular, secrecin de hormonas son vertidas hacia el lquido extracelular por este mecanismo.

En toda clula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis para que quede

asegurado el mantenimiento del volumen celular.

Aplicaciones y anlisis de casos en el proceso de transporte a travs de la membrana

Tanto las clulas animales como vegetales deben vivir en un medio isotnico, (es

decir, la concentracin del medio en que se encuentra la clula es igual a la

concentracin del medio interno de la clula) porque de lo contrario se ven afectados

por la ley de la smosis.

Cuando la clula se encuentra en un medio externo con una concentracin salina, o

protenica, menor que en su citoplasma o medio interno, diramos que el medio externo es hipotnico con respecto a ella. La clula reaccionara buscando el

equilibrio, con lo cual, tomar molculas de agua del medio externo y se hinchar mediante un proceso llamado turgencia, es decir, se hincha hasta que finalmente se puede producir la lisis o rompimiento.

Cuando una clula se encuentra en un medio externo que posee una mayor concentracin que su medio interno, se dice que es hipertnico con respecto a la clula. En este caso, la clula intentar adaptarse al medio expulsando molculas de

agua de su citoplasma al medio externo. Este fenmeno originara una deshidratacin en la clula llamado plasmlisis. Es un fenmeno reversible.

Ejemplos. Si regramos una planta con agua de mar, las clulas de los pelos de las

races (por donde se capta el agua y las sales minerales), al tratar de buscar el equilibrio entre los medios se deshidrataran, sufriran una plasmlisis y por

consiguiente, moriran.

Las hojas de lechuga se ponen turgentes cuando se dejan en agua y luego al aliar la ensalada se arrugan. Al dejarlas en agua se estn colocando en un medio

hipotnico, por lo que mediante un proceso osmtico entrar agua al interior de las clulas de la lechuga, atravesando sus membranas celulares que son

semipermeables; se producir por tanto el proceso de turgencia. Al aadirle la sal del alio, el medio se convierte en hipertnico y ocurre el proceso inverso: las hojas pierden agua pues sta se desplaza al medio externo (de mayor concentracin salina)

por smosis, lo que da lugar a que se arruguen las hojas.

Los glbulos rojos normalmente tienen una forma bicncava y se encuentran suspendidos en un lquido denominado plasma que contiene sales, protenas y otros

solutos. La concentracin del interior celular del glbulo rojo, as como de todas las clulas de mamfero en general, equivale a una concentracin de NaCl de 154 mM.

Las soluciones que se administran va venosa deben ser isotnicas para los eritrocitos en esta situacin no hay entrada ni salida neta de agua a los eritrocitos u otras clulas sanguneas (equilibrio osmtico). Si se administra a los glbulos rojos una solucin

de mayor concentracin de solutos, el glbulo rojo se deshidrata y su volumen disminuye. En este caso los glbulos rojos sufren un cambio en su morfologa

discoidal, deformndose debido a que se ha producido la salida de parte del agua de su citoplasma al medio externo debido a la ley osmtica. Esta falta de agua produce un arrugamiento celular y una prdida de volumen debido al fenmeno de plasmlisis

como lo demuestran los arrugamientos de su membrana que deja de estar tersa o

estirada.

Por el contrario, cuando el glbulo rojo es colocado en una solucin hipotnica o de

menor concentracin de solutos, como el agua, el agua entra al glbulo rojo , ste se hincha, se produce lisis o rotura de los glbulos rojos debido a la entrada de agua del

medio externo al interior de la clula, como se observa en la figura lV

Por este motivo cuando se produce una herida resulta conveniente lavarla con suero salino (de igual composicin salina que el plasma sanguneo), resultando perjudicial

lavarla con agua destilada. Al lavar un herida (clulas vivas) con suero salino, no se altera el equilibrio osmtico de las clulas, por lo que no sufrirn dao; en cambio, si se lava con agua destilada, se las somete a un medio muy hipotnico, por lo que

sufrirn una entrada masiva de agua por procesos osmticos, que las perjudica, pudiendo llegar a destruirlas.

Citoplasma

El citoplasma contiene el citosol y el citoesqueleto y los organelos celulares. El citosol forma

un fluido viscoso que circunda el ncleo y est limitado por la membrana

plasmtica. Se compone bsicamente de agua y numerosas sustancias minerales

y orgnicas disueltas en solucin coloidal. Las sustancias minerales contenidas

estn ionizadas. Sobre todo hay potasio, sodio, calcio y magnesio, en dosis

extremadamente exactas. Las sustancias orgnicas son bsicamente protenas y en menor proporcin lpidos, carbohidratos, cidos nucleicos.

El citoesqueleto est constituido por estructuras filamentosas del citoplasma, es

responsable de la forma de la clula y del movimiento de la clula en su conjunto

y del movimiento de orgnulos en el citoplasma. En el citoplasma se encuentran

los orgnelos como las mitocondrias, los lisosomas, el ncleo, adems de un

sistema de membranas, el retculo endoplasmtico, unos grnulos los ribosomas

y vacuolas en clulas vegetales. La funcin del citoplasma est relacionada con

los procesos metablicos encargados de las sntesis de compuestos como aminocidos, lpidos, carbohidratos entre otros.

El Ncleo

Fuente: diseado por Carmen

Eugenia Pia L.

El ncleo es el organelo que gobierna todas las funciones de la clula. Las principales funciones son: crecimiento y reproduccin celular,

almacenamiento y organizacin de losgenes, trasmisin de la informacin gentica. En las clulas eucariotas el ncleo est rodeado

por una membrana nuclear, mientras que en las procariotas no existe dicha membrana, por lo que el material nuclear est disperso en el citoplasma. En las clulas eucariotas al ncleo tambin se le

llama carioplasma, se localiza en el centro de la clula y suele tener una forma redondeada o elptica en las clulas prismticas.

El ncleo de una clula eucariota puede presentarse en dos formas distintas, segn

sea la etapa en que se halle la propia clula. En las clulas que no estn en divisin y consecuentemente su ncleo no est en proceso de transformacin, el ADN se encuentra combinado con protenas como las histonas, dndole una apariencia

fibrilar. Esta combinacin de ADN y protenas se llama cromatina.

Durante la divisin celular o mitosis la cromatina se condensa en cromosomas

susceptibles de ser coloreados y observados al microscopio ptico. Los cromosomas

tienen como funcin portar los factores hereditarios o genes y trasmitir la informacin

gentica de una clula a otra sin modificarla ni empobrecerla, esta transmisin ocurre

durante la divisin de la clula. No se conoce todava de modo exacto la estructura

de cada cromosoma, pero se supone que cada uno de ellos consta de una o varias

dobles hlices de ADN, varias veces envueltas sobre s mismas. El nmero de

cromosomas de cada clula es constante para cada especie, pero se reduce a la

mitad en las clulas sexuales o gametos. A raz de este fenmeno, estas clulas se

denominan haploides, frente a la denominacin de diploides que tienen las dems

clulas.

Cromatina y Cromosomas

Grfica Cromosoma Fuente: diseado por

Carmen Eugenia Pia L

La cromatina que se puede observar durante la interfase a travs del microscopio electrnico como filamentos muy delgados y retorcidos est

constituida por ADN, histonas y protenas no histnicas. Cuando la clula entra en divisin la cromatina se organiza en estructuras

individuales que son los cromosomas. Un cromosoma es una molcula de ADN muy larga que contiene una serie de genes.

Un cromosoma est formado por dos cromtidas. En cada una de ellas hay

unnucleofilamento de ADN replegado e idntico en ambas cromtidas.

Las cromtidas estn unidas a travs del centrmero. En las cromtidas tambin se

observa un cinetcoro que es el centro organizador de microtbulos que se forman

durante la mitosis y que ayudan a unir los cromosomas con el huso mittico.

El Nucleolo

Se encuentra dentro del ncleo de clulas eucariticas aparentemente sin membrana

delimitadora y asociado con una regin especfica de un cromosoma llamado

organizador nuclear, que al parecer atraviesa al nuclolo.

Cuando la clula eucariota permanece sin dividirse (perodo de interface), el nucleolo

se puede observar al microscopio ptico como un organelo de color ms oscuro, de

tamao pequeo (1 a 7 micrmetros) y de forma redondeada. El nuclolo est

compuesto por protena, ARN y ADN.

El tamao y la morfologa de los nuclolos vara en funcin de la especie, del tipo

celular y del estado fisiolgico de la clula. Es as como su nmero y tamao

aumentan durante la sntesis de protenas. Durante la divisin celular el nuclolo

desaparece. La funcin del nuclolo es la sntesis de ribosomas

En las clulas procariotas el nuclolo est ausente.

El Retculo Endoplasmtico

Fuente: diseado por Carmen Eugenia

Pia L

Se encuentra en todas las clulas eucariotas y ocupa hasta el 10% del espacio interior de stas. Se trata de un sistema de membranas cuyas

dimensiones dependen del estado fisiolgico de la clula: es ms reducido en las clulas poco activas o poco diferenciadas. El retculo

endoplasmtico forma una red de pequeos canales mltiples, comunicantes entre s, que atraviesan el citoplasma y van desde la

membrana nuclear hasta la membrana plasmtica. Su funcin consiste en transportar materiales dentro de la clula a manera de un

sistema circulatorio.

En puntos diversos forma pequeas cavidades o vesculas, y est constituido por una

doble lmina que limita dos espacios: el citoplasmtico y el reticular. El espacio que

queda limitado en el interior se denomina lumen.

La membrana externa puede ser rugosa, con la presencia de ribosomas y se

denomina retculo endoplasmtico rugoso, o lisa carente de ribosomas y en este caso

se denomina retculo endoplasmtico liso.

El retculo endoplasmtico liso es responsable de: la sntesis de fosfolpidos y

colesterol y el procesamiento de sustancias txicas procedentes del exterior de la

clula.

La actividad del retculo endoplasmtico rugoso est estrechamente relacionada con

la sntesis de protenas y viene determinada por la presencia de ribosomas.

Ribosomas

Fuente: diseado por Carmen

Eugenia Pia L

Son organelos compactos y globulares, se encuentran tanto en las clulas procariotas como en las eucariotas. Estn compuestos por ARN y

protenas. Se encuentran organizados en dos subunidades: pequea y grande; el conjunto forma una estructura de unos 20 nm. de

dimetro; un milmetro tiene 1.000.000 de nm., se hallan situados sobre las membranas del retculo endoplasmtico rugoso o sobre la cara

externa de la membrana nuclear, o incluso aislados en el citoplasma. Se sintetizan en el nucleolo. En los ribosomas

tiene lugar la sntesis de protenas, es decir, la unin de los aminocidos de una protena siguiendo una secuencia establecida

genticamente.

Mitocondrias

Fuente: diseado por Carmen Eugenia Pia L

Son minsculos orgnelos celulares, se hallan, generalmente en gran nmero, en casi todas las

clulas vegetales y animales (clulas eucariotas). Las mitocondriasSuelen tener forma de saco tubular, ovalado. Observadas al

microscopio electrnico presentan dos membranas separadas. La membrana interna presenta crestas o

repliegues hacia el interior que aumentan la superficie de la membrana. Contiene numerosas protenas de transporte y otras con funciones

muy especializadas, como los complejos que forman la cadena respiratoria y el ATP ( trifosfato de adenosina)

La membrana externa. Contiene numerosas protenas que regulan los intercambios

de sustancias con el citosol (parte lquida del ciptoplasma). Se destacan las protenas

de canal, las cuales forman grandes poros que la hacen muy permeable.

Las mitocondrias se constituyen en fbricas de energa celular; ellas extraen la

energa de las molculas alimenticias y la almacenan en forma de ATP, dicha energa

es utilizada en todos los procesos metablicos, sto se lleva a cabo a travs de la

respiracin celular.

El proceso de oxidacin de alimentos se constituye en la respiracin celular aerobia,

y consiste en una serie de reacciones catalizadas enzimticamente y tiene como

propsito la produccin de energa biolgicamente til ATP en clulas que viven en

presencia de oxgeno.

En este proceso, se transfieren electrones desde la glucosa (molcula proveniente

del alimento) hasta el oxgeno molecular para producir energa, bixido de carbono y

agua

Glucosa + 6O2 CO2 + 6H2O + 36 ATP

Aparato de Golgi

Fuente: diseado por Carmen

Eugenia Pia L

Es un organelo comn a todas las clulas

eucariotas y est especialmente desarrollado en aquellas que tienen actividad secretora. El aparato de Golgi se deriva del retculo

endoplasmtico y est constituido por una serie de cavidades planas paralelas, delimitadas por una membrana, en cuya periferia hay unas

vesculas llamadas asimismo de Golgi.

La funcin del aparato de Golgi consiste en:

El aislamiento dentro del citoplasma y mediante una membrana, de algunas

sustancias (por ejemplo separa protenas, de lpidos)

Empacar esas sustancias en las vesculas con el fin de llevarlas al interior del

propio citoplasma o a su parte exterior.

Intervenir en los procesos de secrecin y la excrecin celular

Proteger a la clula de la accin txica de determinadas sustancias.

Intervenir en la formacin de los lisosomas

Vacuolas

Las vacuolas son organelos abundantes en las clulas vegetales y bastante escasos

y muy pequeos en las clulas animales. Estn rodeadas de una membrana

denominada tonoplasto y en su interior se encuentra una sustancia fluida de

composicin variable. Las vacuolas pueden ocupar entre un 5 y un 90% del volumen

celular, aunque, de hecho, casi siempre es superior al 30%.

Desempean funciones muy diversas, hasta el punto de que en una misma clula

pueden encontrarse vacuolas con funciones distintas.

En las clulas vegetales las vacuolas intervienen en los siguientes procesos:

Constituyen reservas de sustancias nutritivas (azcares, grasas), que estn a

disposicin de las necesidades de la clula.

Actan como almacenes de productos txicos para la clula.

Dan soporte a la clula.

Contribuyen al crecimiento de los tejidos.

En organismos unicelulares sirven para realizar el proceso digestivo. Eliminan

el exceso de agua que entra a la clula.

Lisosomas

Fuente: diseado por Carmen

Eugenia Pia L

Los lisosomas son organelos caractersticos de

las clulas eucariotas. Son ms abundantes en clulas animales. Son pequeas vesculas de forma y tamao

variables, aunque, por lo general, son esfricas. Los lisosomas estn limitados por una

membrana y en su interior, contienen enzimas como lipasas y nucleasas.

Los lisosomas se encargan de:

La hidrlisis de macromolculas. Esas macromolculas pueden proceder del

exterior de la clula por endocitosis, como las sustancias nutritivas que deben

digerirse.

Digerir organelos de la propia clula defectuosos, que no funcionan bien o que

envejecen

Destruir microorganismos como virus o bacterias nocivos para la clula.

Peroxisomas

Estn presentes en las clulas eucariotas y pueden encontrarse dispersos por el

citoplasma o bien estrechamente relacionados con otros organelos como

mitocondrias o cloroplastos.

Son organelos pequeos y esfricos, rodeados por una membrana, contienen:

enzimas oxidasas y catalasas.

Las funciones de los peroxisomas son:

Llevar a cabo reacciones oxidativas de degradacin de cidos grasos y

aminocidos por accin de las oxidasas. Es as como, las oxidasas utilizan el

oxgeno molecular para eliminar tomos de hidrgeno de los sustratos. Como

resultado de esta oxidacin en unos casos se obtiene agua y en otros perxido

de hidrgeno.

Degradar el perxido de hidrgeno sustancia que es muy txica para la clula,

por accin de la enzima catalasa, con la produccin de agua y oxgeno.

Intervenir en reacciones de detoxificacin (por ejemplo, gran parte del etanol

que bebemos es detoxificado por peroxisomas de clulas hepticas)

Centrosomas y Centrolos

Los centrosomas estn constituidos por un par de centriolos

presentes en clulas animales. Su funcin principal es formar las fibras del huso acromtico en el proceso de divisin celular. Los centriolos se encuentran en nmero par, son muy

pequeos y de difcil observacin en el perodo de interfase. Observado con el microscopio electrnico, cada centrolo aparece como un cilindro hueco, con un dimetro de 0,15

micras y una longitud de 0,5 micras. La pared del centriolo est constituida por una serie de agrupamientos de tbulos.

Los centriolos se hacen visibles durante la divisin celular, cuando los centriolos

desempean su funcin principal consistente en la produccin del huso mittico.

Los centriolos forman tambin los cilios y flagelos de las clulas.

Plastos o Plastidios

Fuente: diseado por

Carmen Eugenia Pia L

Los plastos se encuentran exclusivamente en las clulas vegetales , tienen forma de disco o esfrica limitados por una membrana doble. Se agrupan en tres tipos: cloroplastos, leucoplastos y cromoplastos. Los cloroplastos son caractersticos en vegetales y en algunas algas

unicelulares. Estn rodeados por una membrana doble: la externa que presenta plegamientos o crestas y es muy permeable, y la interna lisa, es decir sin crestas, menos permeable que la externa y con numerosas

protenas especializadas en el transporte selectivo de sustancias.

La membrana interna contiene un semifluido denominado estroma compuesto de

enzimas, ADN y ribosomas. Dentro del estroma se localizan unos sculos aplanados

y membranosos, a los cuales en forma individual se les llama tilacoides y contienen

el pigmento verde o clorofila, as como otros pigmentos.

Los tilacoides tienden a formar apilamientos denominados grana, los cuales se

conectan entre s formando una red de cavidades.

Los cloroplastos tienen como funcin realizar la fotosntesis.

Leucoplastos: son estructuras incoloras o blancas que almacenan almidn, grasa

protenas y otras sustancias.

Cromoplastos: Dan color a las flores, la cscara y la pulpa de muchos frutos y son

organelos con pigmentos de diferentes colores, excepto el verde.

Citoesqueleto

Presente en clulas eucariotas est compuesto por una red de fibras proticas en

forma de microfilamentos, filamentos y microtbulos gruesos.

Las funciones del citoesqueleto son:

Dar forma y sostn a la clula.

Facilitar el movimiento celular ameboideo y de migracin por accin del

deslizamiento y ensamblado y desamblado de los microfilamentos y

microtbulos.

Ayudar al sostn, posicin y movimiento de organelos. Participar en la divisin

celular al mover los cromosomas hacia las clulas hijas y al contraer el

citoplasma para su divisin.

Pared Celular

Presente en las clulas eucariotas vegetales y fngicas, externa a la membrana

plasmtica. Bsicamente est compuesta de celulosa, y en menor cantidad de otras

sustancias como la hemicelulosa, los pectatos o pectinas, lignina, suberina, cutina,

protenas, sales minerales y ceras.

La pared celular cumple un papel importante en la absorcin, transpiracin, secrecin

y traslocacin. Sirve de proteccin contra la desecacin y de defensa contra bacterias

y otros patgenos

Diferencias entre la clula eucariota vegetal y animal

La clula eucariota vegetal

Utiliza la materia inorgnica para sintetizar compuestos orgnicos.

Aprovecha la energa lumnica para que tenga lugar el proceso anterior.

Utiliza despus la energa qumica de las molculas orgnicas que ella ha

sintetizado.

Desarrolla un proceso de nutricin auttrofa.

Presenta pared celular.

Contiene plastos.

Tiene mayor nmero de vacuolas

La clula eucariota animal

No puede sintetizar molculas orgnicas a partir de molculas inorgnicas.

No aprovecha la energa lumnica en la sntesis de molculas orgnicas.

Depende de las molculas orgnicas que toma del exterior y de la energa

qumica que estas contienen.

Desarrolla un proceso de nutricin hetertrofa.

Tiene mayor nmero de lisosomas.

Presenta centriolos.

Interactividad sobre la clula