Definición de Transporte Celular Activo/Pasivo, por la membrana
Licenciado en Biología
Las células son las unidades básicas de la estructura de la vida. Son como pequeñas ciudades llenas de actividad y, al igual que en una ciudad, el transporte y el intercambio de materiales entre el exterior y el interior es esencial para que todo funcione y debe estar rigurosamente controlado. La membrana celular es la barrera que separa a la célula del mundo exterior, y todas las sustancias que entran y salen de las células deben atravesarla, ocupándose de regular el paso.
La membrana celular: una frontera selectiva
La membrana es como un filtro que permite el paso de ciertas sustancias, y bloquea otras. Está compuesta de una doble capa de un tipo de lípidos conocidos como fosfolípidos con proteínas incrustadas en él. Estas proteínas son las proteínas trasportadoras y, como su nombre lo indica, facilitan el paso de sustancias a la vez que controlan los flujos que entran y salen de la célula.
Algunas proteínas trasportadoras forman canales, comparable a compuertas, que se abren o cierran para permitir el paso de materiales. Estas proteínas de canal se abren y se cierran en función de las necesidades de las células y responden a una multitud de señales. Este tipo de proteínas participa de un tipo de transporte celular conocido como transporte pasivo facilitado o difusión facilitada.
Existen otro tipo de proteínas transportadoras, que se conocen como bombas y actúan de forma similar a una catapulta, que captura una molécula de un lado, y la arroja hacia el otro lado de la membrana. Este tipo de proteínas actúan durante el transporte activo.
Gradientes de concentración: la fuerza impulsora del transporte celular
A ambos lados de la membrana, hay una solución acuosa (esto quiere decir que el solvente es el agua) de moléculas orgánicas y minerales. Para cada una de las sustancias presentes, la solución tiene una concentración diferente; es decir, hay una cantidad determinada de soluto disuelta.
Por ejemplo, si preparamos dos vasos de limonada en un vaso de 250ml (la cantidad de líquido que entra en un vaso) pero a uno de los vasos le ponemos 2 cucharadas de azúcar y al otro 4, el que tiene 4 cucharadas seguramente será demasiado dulce y la concentración de azúcar será alta. El otro vaso tendrá una concentración menor y sabrá menos dulce. Si mezclamos el contenido de ambos vasos, el sabor de la mezcla se homogeneizará en un punto medio entre ambas soluciones, y posiblemente ahora tengamos medio litro de limonada con el punto justo de azúcar. Esto es un ejemplo de cómo los solutos se mueven a favor del gradiente de concentración. Al mezclar los vasos, las moléculas de azúcar se movieron desde la solución más concentrada hacia la de menos, hasta que toda la solución alcanza la misma concentración y se detiene el movimiento.
Transporte pasivo
El transporte pasivo es como abrir el grifo y simplemente, dejar que el agua circule sin control, sin gastar energía. En este escenario, las sustancias se mueven a favor de su gradiente de concentración, es decir, desde donde hay más concentración hacia donde hay menos, hasta alcanzar el equilibrio, como en el ejemplo de los vasos de limonada. Hay dos tipos de transporte pasivo: la difusión simple y la difusión facilitada.
Difusión Simple
En este tipo de transporte, las moléculas pequeñas, como el oxígeno y el dióxido de carbono, atraviesan la membrana celular a favor de su gradiente de concentración.
Este proceso es similar al ejemplo de los vasos de limonada o cuando el olor de un perfume se expande por una habitación: las moléculas se mueven desde donde hay más perfume hacia donde hay menos hasta que el aroma se dispersa uniformemente.
Difusión Facilitada
Las moléculas más grandes o con carga eléctrica no pueden atravesar la membrana, y necesitan ayuda para cruzarla. Aquí es donde entran en juego las proteínas transportadoras de canal.
Las moléculas atraviesan los canales a favor del gradiente, pero esos canales pueden cerrarse o abrirse en respuesta a las condiciones celulares. Si el canal está cerrado, por más que haya un gradiente de concentración a ambos lados de la membrana, no habrá ningún movimiento.
Ósmosis
Es la difusión simple del agua a través de la membrana celular. El agua tiene una increíble habilidad para pasar a través de las grasas de la membrana, lo que significa que las células deben controlar cuidadosamente su contenido de agua.
Si una célula está en un ambiente más salado que su interior, el agua saldrá de la célula para diluir la sal externa, lo que puede llevar a que la célula se encoja. Por otro lado, si el ambiente externo es menos salado, el agua ingresará a la célula, haciendo que esta se hinche y pueda llegar a estallar. Para evitar esto, las células vegetales tienen una rígida pared celular que contiene a la célula y evita que aumente de volumen más allá de un límite.
Las células animales, sin pared, deben estar en un medio con una salinidad estrictamente controlada, de lo contrario podrían sufrir un shock osmótico y morir. Por esto es importantísimo el balance salino de la sangre que está a cargo del sistema excretor.
Transporte Activo y ejemplos
A diferencia del transporte pasivo, el transporte activo requiere gasto de energía. Las células utilizan energía para mover sustancias contra su gradiente de concentración, es decir, desde donde hay menos concentración hacia donde hay más. Las células utilizan energía para activar las proteínas bomba, las catapultas de las que hablábamos al mencionar la estructura de la pared celular.
Durante el transporte activo, las proteínas transportadoras usan energía directamente para poder bombear sustancias en contra de su gradiente. Los iones y las sales minerales son sustancias que a veces se mueven en contra de su gradiente por procesos de este tipo. Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio, indispensable para el funcionamiento de los músculos y las neuronas.
Otras veces, las proteínas transportadoras funcionan acopladas a un trasporte pasivo. En este caso, el paso a favor del gradiente le da un “empujón” o arrastra a la sustancia que cruza en contra de su gradiente. Es como si se usara una inercia para avanzar. Un ejemplo es el transporte de glucosa en las células intestinales, donde el sodio es bombeado hacia fuera de la célula por una bomba de sodio-potasio, generando un gradiente que permite que la glucosa ingrese en la célula aprovechando ese «empujón».
Endocitosis
Otro mecanismo de transporte activo es la endocitosis, que también transporta sustancias en contra de su gradiente, y se utiliza para partículas más grandes, del tamaño de una bacteria o célula. En este caso, la célula “engulle” a la partícula. Este mecanismo es la principal forma de alimentación de los organismos unicelulares y algunas de las células del sistema inmune, conocidas como macrófagos, se comen a los agentes invasores del cuerpo.
Existen otros mecanismos de transporte, pero los mecanismos expuestos son los principales y los más comunes en las células.
Trabajo publicado en: Ago., 2023.
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