Biologia Contemporanea

TRANPORTE

Transporte a través de membrana

De todas las propiedades descritas en el modelo que tienen las membranas, se desprende una que es la más relevante desde el punto de vista funcional: La permeabilidad selectiva, es decir, la posibilidad de que la membrana restrinja los solutos que han de pasar a su través, pudiendo variar dicha permeabilidad en función de las necesidades celulares en cada momento.

1. TIPOS DE TRANSPORTE

Una forma muy simple de clasificar las modalidades de transporte atiende al punto de vista del consumo de energía metabólica. Así el transporte que no utiliza energía se define como transporte pasivo mientras que el que la consume se denomina transporte activo. En el caso del transporte pasivo, el soluto se mueve siempre a favor de gradiente, que se convierte en la fuerza de conducción para el movimiento.

Además del criterio anterior (consumo de energía) existe la posibilidad de dividir los sistemas de transporte en otros dos grupos, según que necesiten la presencia de una proteína transportadora o no. Así tenemos, por un lado, el transporte libre en el que el soluto atraviesa la membrana por diversos lugares pero sin el concurso de transportador alguno; y el transporte mediado, en el que se requiere la presencia de una proteína de membrana específica para el soluto a transportar.

1.1 Transporte pasivo y libre: difusión simple o libre

La difusión es un proceso que se produce como consecuencia de la energía térmica de la materia. Cualquier molécula tiende a moverse de forma independiente y al azar; y se dispersa o disemina de manera que, en la situación de equilibrio dinámico, su distribución es uniforme. Los movimientos de las moléculas en el interior de una solución se denominan flujos. Este sistema de transporte es el más simple, y para moléculas sin carga (neutras) el flujo neto viene dado por la ley de Fick o ley de la difusión.

Q recibe el nombre de flujo neto o tasa de difusión (cantidad/tiempo); D es el coeficiente de difusión;A es el área o superficie de membrana disponible para el movimiento, y Δc/Δx es el gradiente de concentración o diferencia de concentración a través de la distancia x. El signo menos viene dado porque el flujo neto va a favor de gradiente de una zona de más concentración a una

zona de menos concentración. Al considerar la difusión a través de la membrana celular para un soluto concreto, tanto D como A y Δx, son constantes, y por tanto se agrupan en una nueva constante denominada coeficiente de permeabilidad P, simplificándose la ecuación de la siguiente manera:

P= - (DA/Δx); Q= PΔc

En el caso de las células con tamaños medios de unas 20μ, y rodeadas de una capa de líquido intersticial de aproximadamente 1μ, las distancias de difusión son muy pequeñas y, por lo tanto, este tipo de transporte puede desarrollarse con una alta eficacia.

Difusión simple, el movimiento de las partículas desde un área donde la concentración que presentan es alta, a un área que con baja concentración. Una de las distintas maneras en que las moléculas se mueven en las células.

Como ejemplos de sustancias que utilizan este sistema de transporte están: O2, CO2, solutos liposolubles de peso molecular bajo: urea, glicerol, etc. Se ha observado que las moléculas hidrosolubles neutras de peso molecular inferior a 200 pasan rápidamente la membrana, como por ejemplo la molécula de agua. Las moléculas de este tipo pasan entre las cadenas laterales de los fosfolípidos sin disolverse, y además en el caso del agua existen una serie de proteínascanales, denominadas acuaporinas, que permiten un rápido incremento en la permeabilidad de la membrana al agua.

1.2 Transporte pasivo y libre: ósmosis

El contenido de agua que tiene una célula determina su volumen celular, y garantiza que los procesos metabólicos puedan desarrollarse normalmente. Como las membranas celulares son muy permeables al agua, tal como se ha comentado previamente, éste se moverá siguiendo sus gradientes. La ósmosis es una clase especial de difusión que se define como "el flujo neto de agua que atraviesa una membrana semipermeable que separa dos compartimentos acuosos". La membrana celular se comporta de forma aproximada como una membrana semipermeable,

es decir dejando pasar el agua pero no los solutos. El agua se mueve desde una zona donde su concentración es mayor, a otra donde es menor. En el caso de las soluciones intra y extracelular el agua se moverá desde la solución que presente una menor concentración (solución hiposmótica) a la que tenga la mayor concentración (solución hiperosmótica). La presión hidrostática necesaria para impedir la ósmosis se define como "presión osmótica". La osmolaridad guarda relación con el número de partículas y es independiente de su naturaleza química. Así un mol de glucosa que tiene un Pm = 180, al no disociarse, tiene el mismo valor de osmolaridad que un mol de albúmina, que tampoco se disocia y, sin embargo, tiene un Pm = 67000. Por el contrario, un electrolito como el ClNa, que en solución se disocia en dos iones activos osmóticamente, presenta una concentración osmolar doble a la molar, ya que una parte corresponde al ión Na+ y otra al ión Cl-. La osmolaridad total de una solución es la suma de la osmolaridad de cada uno de sus solutos constituyentes. Los líquidos corporales tienen una osmolaridad de 0,29 osmoles/litro o 290 mO/l. Los iones principales (Na, K, Cl, etc.) son responsables del 96%, mientras que la glucosa, aminoácidos y otros solutos no disociables aportan tan sólo un 3%; de estos solutos, las

proteínas tan sólo constituyen el 0,5% de la osmolaridad total del plasma y valores aún menores en los líquidos extracelulares, prácticamente carentes de proteínas. A pesar de su pequeña proporción, la presión osmótica de las proteínas plasmáticas, denominada presión coloidosmótica o presión oncótica es muy importante en el intercambio de líquidos en el capilar.

Regulación del volumen celular

El mantenimiento del volumen celular es un parámetro imprescindible para la supervivencia de la célula. Este mantenimiento se logra mediante una adecuada cantidad de agua en el interior celular. En el caso de la solución intracelular, la presión osmótica se denomina presión osmótica coloidal, debido al hecho de que en el interior celular existen solutos grandes (proteínas, fosfatos orgánicos) que no pueden pasar a través

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