Todas las células necesitan mover algunos materiales por sus membranas plasmáticas en contra de los gradientes de difusión. Cada célula requiere algunos nutrimentos que están en menor concentración en el medio externo que en el citoplasma. La difusión ocasionaría que la célula perdiera y no ganara esos nutrimentos.
Mecanismos de transporte a través de la membrana: Algunas sustancias requieren de proteínas específicas para ser transportadas. El transporte de estas sustancias puede realizarse A FAVOR o EN CONTRA del gradiente de concentración (gradiente químico) o de carga (gradiente eléctrico). El transporte A FAVOR DEL GRADIENTE se denomina Transporte facilitado y cuando se realiza EN CONTRA DEL GRADIENTE (derecha en la figura), por BOMBAS o Transporte activo.
Otras sustancias, como los iones de sodio y calcio en nuestras neuronas, necesitan mantenerse a más bajas concentraciones dentro de las células que en el fluido extracelular. Cuando estos iones se difunden dentro de la célula, deben bombearse hacia afuera nuevamente en contra de sus gradientes de concentración.
En el transporte activo, las proteínas de membrana utilizan la energía celular para mover las moléculas individuales y cruzar la membrana plasmática, generalmente en contra de su gradiente de concentración. Las proteínas de transporte activo atraviesan la membrana y tienen dos sitios activos.
Un sitio activo reconoce una molécula en particular y se une a él; y otro sitio (siempre en el lado interior de la membrana) se une a una molécula portadora de energía, generalmente ATP.
Las proteínas de transporte activo con frecuencia reciben el nombre de bombas, en una analogía con las bombas de agua, porque utilizan energía para mover moléculas en contra de un gradiente de concentración.
Las células pueden obtener líquidos o partículas, especialmente proteínas grandes o microorganismos completos como las bacterias, mediante un proceso llamado endocitosis.
Durante al endocitosis, la membrana plasmática engloba la partícula o la gota de líquido y emite un saco membranoso denominado vesícula, con la partícula dentro la lleva al interior del citoplasma.
Se distinguen tres tipos de endocitosis, basados en el tamaño de la partícula obtenida y el método de obtención.
En la pinocitosis o endocitosis de fase líquida, una parte muy pequeña de la membrana plasmática se hunde, conteniendo fluido extracelular, y lo introduce en el citoplasma como una pequeña vesícula. La pinocitosis mueve una gota de fluido extracelular contenida dentro de la parte que se hunde hacia el interior de la célula.
La célula puede captar ciertas moléculas (por ejemplo colesterol) más eficientemente por el proceso conocido como endocitosis mediada por receptor. La mayor parte de las membranas plasmáticas cuenta con muchos receptores proteicos en sus superficies externas, cada uno con un sitio de unión para una molécula de nutrimento en particular
Los receptores se mueven por la membrana fosfolipídica y se acumulan en depresiones de la membrana plasmática llamadas fosas cubiertas. Si la molécula correcta se pone en contacto con un receptor proteico en una de esas fosas cubiertas, se fija al sitio de unión. La fosa cubierta se profundiza en una bolsa en forma de U que finalmente queda dentro del citoplasma como una vesícula cubierta. Tanto el complejo de nutrimento-receptor como un poco de fluido extracelular quedan dentro de la célula en la vesícula cubierta.
La Fagocitosis se utiliza para captar partículas grandes, incluso microorganismos completos. Una Amoeba detecta otro microorganismo, por ejemplo, a un Paramecium, emite extensiones de su membrana superficial, llamadas pseudópodos (falso pie).
Los pseudópodos rodean al Paramecium, sus extremos se fusionan y la presa es llevada al interior de la Amoeba para su digestión.
La vesícula restante, llamada vacuola alimenticia, se fusiona con lisosomas cuyas enzimas digieren a la presa.
Los leucocitos también utilizan la fagocitosis y la digestión intracelular para englobar y destruir bacterias que invaden nuestro organismo.
Lo contrario de la endocitosis es la exocitosis (“fuera de la célula”), que con frecuencia es utilizada por parte de las células para deshacerse de materiales no deseados, productos de desecho de la digestión o para secretar materiales, que pueden ser hormonas, hacia el fluido extracelular.
Durante la exocitosis, una vesícula creada por el aparato de Golgi se mueve a la superficie celular, en donde la membrana de la vesícula se fusiona con la membrana plasmática. La vesícula se abre al fluido extracelular y su contenido se difunde hacia fuera.
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