Transporte activo y transporte pasivo

El transporte celular es el movimiento a través del cual las sustancias entran o salen de las células. La estructura encargada de regular este transporte es la membrana plasmática y, de acuerdo con el gasto o no de energía, se puede dividir en dos tipos: transporte pasivo y transporte activo.  

Transporte activo Transporte pasivo
Definición Proceso de intercambio de sustancias en el que es necesario el uso de energía en forma de adenosin trifosfato (ATP). Proceso de intercambio de sustancia sin gasto energético.
Gradiente de concentración En contra. A favor.
Proteínas involucradas Bombas y proteínas transportadoras. Proteínas transportadoras y canales transportadores.
Gasto de ATP Sí. No.
Tipos  Primario y secundario. Difusión simple, difusión facilitada y ósmosis.
Ejemplo Acción de la bomba sodio potasio. Transporte de agua a favor de un gradiente de concentración de solutos.

 

 

Membrana plasmática: transporte activo

La membrana celular o membrana plasmática es una delgada capa semipermeable que rodea el citoplasma celular. Su función es proteger la integridad del interior de la célula y regular el paso de las sustancias.

¿Qué es el transporte celular?

Se define como transporte celular al movimiento a través del cual las sustancias entran o salen de las células, este movimiento es regulado por la membrana plasmática. Al ser la membrana una estructura semipermeable, tiene un control sobre todo aquello que puede entrar o salir de las células.

La membrana plasmática es una estructura semipermeable.

La membrana plasmática de cualquier célula contiene una variedad de estructuras que le ayudan a mantener el equilibrio interno de las mismas, estas estructuras participan en alguno de los dos tipos de transporte celular, sean el pasivo o el activo.

El transporte celular es un mecanismo sumamente importante para la célula porque le permite expulsar de su interior todas las sustancias de desecho provenientes del metabolismo o incorporar aquellas que sean necesarias para la nutrición.

¿Cuáles son los tipos de transporte celular?

Son dos los mecanismos principales que le permiten a la célula mover sustancias a través de la membrana plasmática: el transporte pasivo y el transporte activo. La diferencia principal entre ambos procesos radica en el gasto de energía, mientras que en uno es necesario el gasto de moléculas de ATP, en el otro no hacen falta.

En el transporte activo es necesario el gasto de moléculas de ATP.

¿Qué es el transporte activo?

Definimos el transporte activo como aquel proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana celular en el que es necesario el uso de energía en forma de adenosin trifosfato (ATP). El gasto de energía es necesario ya que, a diferencia del transporte pasivo, este se realiza en contra de un gradiente de concentración, es decir, la concentración de la sustancia dentro de la célula es mayor que en el medio extracelular o viceversa.

¿Sabías qué...?
Cuando las moléculas son muy grandes y de alto peso molecular, las células crean vesículas membranosas que les permiten englobar las sustancias nutritivas o de desecho, para incluirlas o eliminarlas, este mecanismo también requiere el uso de energía y se divide en dos: endocitosis y exocitosis.

A través de la membrana y en contra del gradiente de concentración, se pueden mover desde pequeños iones y moléculas, hasta grandes sustancias de desecho que necesitan ser eliminadas. Algunas células son incluso capaces de engullir microorganismos unicelulares enteros.

¿Qué es un gradiente electroquímico?

Un gradiente electroquímico es una diferencia eléctrica entre el medio intracelular y extracelular. Se produce a causa de que las células contienen proteínas, en su mayoría cargadas negativamente e iones que entran y salen, lo que provoca que haya una diferencia de carga entre ambas zonas.

Movimiento a través de un gradiente: tipos de transporte activo

Para mover sustancias en contra de un gradiente electroquímico, la célula debe usar energía en forma de ATP y complejos enzimáticos encargados de realizar dichos procesos, dentro de ellos se encuentran las bombas sodio potasio y las proteínas transportadoras.

El transporte activo mantiene equilibrada las concentraciones de iones y otras sustancias necesarias para la supervivencia de las células.

Transporte activo primario

  • Bomba Na+/K+: es un conjunto de proteínas situadas en la membrana que se encargan de transportar iones en contra de un gradiente de concentración. En el interior de las células la concentración de sodio (Na+) es baja en comparación con el medio extracelular, y la concentración de potasio (K+) es más alta que en el medio extracelular.

Lo que hace la bomba de Na+/K+ es regular estos iones y permite el intercambio entre el medio extracelular e intracelular, es decir, bombea Na+ al medio extracelular y K+ al medio intracelular, el número de iones que bombea es tres iones de sodio por cada dos de potasio.

Bomba sodio potasio en acción.
  • Bomba Ca+: es un conjunto de proteínas que se encarga de transportar los iones de Ca2+ hacia el exterior de la célula con el fin de mantener el medio intracelular con una concentración baja.

Transporte activo secundario

Se conoce también como cotransporte, para llevar a cabo el transporte las proteínas utilizan la energía proveniente del potencial electroquímico creado por las bombas de iones con el fin de intercambiar una molécula de un lado a otro, es decir, una molécula entra y arrastra consigo una molécula hacia afuera. Los cotransportadores son:

  • Antiporte: es una proteína de membrana integral que se encarga de mover un ión o molécula en una dirección mientras mueve otra en dirección contraria. El “anti” en antiporte significa “en contra”, y de manera práctica sería como una puerta de admisión que sólo permite entrar a unos pocos si algunos salen al mismo tiempo.
Transporte activo de tipo antiporte.
  • Simporte: Es una proteína de membrana integral que mueve dos iones en la misma dirección. “Sim” de simporte significa “lo mismo”, es decir, dos sustancias que se mueven en la misma dirección. En sentido práctico, sería como una puerta de admisión que permite la entrada de dos al mismo tiempo.
Transporte activo de tipo simporte.
ATPasa

Son un complejo multienzimático que se localiza en la membrana plasmática y que tiene como función principal la formación del ATP. Pueden ser muy diversas y se clasifican según su función, sea catabólica, anabólica o de ósmosis, un ejemplo común de estas enzimas es la bomba Na+/ K+.

Membrana plasmática: transporte sin gasto de energía

La membrana plasmática es una estructura semipermeable que permite el paso de ciertas sustancias a la célula y evita el paso de otras, a esto se le conoce como transporte a través de la membrana, puede ser de dos tipos, pasivo o activo de acuerdo a si hay o no gasto de energía.

Membrana plasmática

La membrana celular o membrana plasmática es una bicapa formada principalmente por fosfolípidos, rodea al citoplasma y tiene como característica distintiva su semi-permeabilidad, lo que permite proteger la integridad de la célula mediante el control de las sustancias que pueden entrar y salir de ella.

La membrana plasmática recubre el citoplasma de todas las células.

Las fases esenciales y continuas en la vida de cualquier célula son la absorción y la expulsión de sustancias dañinas, todas éstas deben pasar a través de la membrana plasmática mediante un mecanismo denominado transporte celular.

¿Sabías qué...?
Las acuaporinas son proteínas de membrana encargadas de transportar moléculas de agua sin permitir el paso de iones. Se encuentran a lo largo de toda la membrana celular y están implicadas en los cambios rápidos del volumen de las células.

Transporte celular

El transporte celular es el movimiento mediante el cual las sustancias entran o salen de la célula. Las membranas celulares son semipermeables, lo que significa que tiene control sobre lo que las células pueden o no dejar pasar.

Algunas sustancias pueden entrar y salir fácilmente, otras requieren de estructuras especiales para hacerlo, mientras que otras incluso necesitan un impulso de energía para atravesar la membrana.

Todas las células en su membrana plasmática contienen una mezcla adecuada de estructuras que ayudan a mantener el ambiente interno de la célula a través de su participación en el transporte de sustancias.

Son dos los mecanismos principales que permiten que las moléculas puedan moverse a través de la membrana celular, el transporte pasivo y el transporte activo, la diferencia principal entre ellos radica en el gasto de energía, mientras que en uno son necesarias moléculas de ATP, en el otro no.

Transporte pasivo

Es el mecanismo a través del cual las sustancias son transportadas dentro y fuera de la célula sin la necesidad de utilizar energía. Debido a esto, el paso sólo es posible cuando las partículas se mueven a favor de un gradiente de concentración, desde una zona de mayor concentración hasta una de menor concentración.

Un gradiente de concentración es una diferencia gradual en la concentración de soluto entre dos áreas, en este caso sería entre el medio extracelular y el intracelular.

Gradiente de concentración entre dos zonas.

De acuerdo a esto, existen tres tipos de transporte pasivo:

  • Difusión simple.
  • Difusión facilitada.
  • Osmosis.

Difusión simple

El medio extracelular y el intracelular están compuestos por agua, sin embargo, la membrana plasmática está formada por una bicapa de fosfolípidos, ésta tiene una región hidrofóbica (región que no se mezcla con el agua) que impide que cualquier molécula grande o hidrófila (que reacciona con el agua), la atraviese. Por otro lado, moléculas que son hidrofóbicas pueden pasar a través de la membrana por difusión simple.

Membrana plasmática

De manera que la difusión simple es un tipo de transporte pasivo que permite el paso de pequeñas moléculas hidrofóbicas desde una región de concentración más alta a una de concentración más baja. El proceso de difusión finaliza cuando en ambos medios se iguala las concentraciones.

Lado derecho: la concentración de solutos es mayor de un lado de la membrana. Lado izquierdo: se iguala la concentración de soluto en ambos lados, por difusión simple.

Difusión facilitada

Ciertas moléculas que se encuentran en el cuerpo pueden atravesar la membrana plasmática sin ningún problema, como por ejemplo, el oxígeno o el dióxido de carbono. Sin embargo, otras a pesar de haber un gradiente que las favorezca no pueden cruzar el núcleo hidrofóbico de la membrana plasmática, porque están cargadas o porque son polares, por lo tanto necesitan estructuras que las ayuden.

Dicho esto, se entiende por difusión facilitada al transporte pasivo de moléculas a través de la membrana plasmática, con la ayuda de proteínas o canales transportadores.

  • Proteínas transportadoras: son proteínas que llevan a cabo el transporte de una molécula de un lado a otro de la membrana, mediante el cambio en su estructura, es decir, las proteínas transportadoras cambian su forma cuando se unen a la molécula que transportarán y es este cambio el que permite que la molécula sea trasladada.
  • Canales transportadores: son canales de proteínas que forman túneles hidrofílicos a través de la membrana plasmática, lo que permite la entrada de moléculas hidrofílicas, cargadas y polares, que de otra manera serían frenadas por la zona hidrofóbica de la membrana.

Los canales transportadores son selectivos, es decir, eligen qué moléculas pueden cruzar y cuáles no. Adicionalmente, algunos de ellos pueden estar abiertos todo el tiempo, sin embargo, otros se cierran y se abren como respuesta a señales eléctricas o a la unión de una molécula.

Proteínas encargadas de la difusión facilitada.

Osmosis

La osmosis es un tipo especial de difusión, consiste en el transporte de agua a través de la membrana, desde la zona más diluida, es decir, con poca concentración de solutos, hasta la zona más concentrada, es decir, con alta concentración de solutos con el fin de tener el mismo grado de concentración en ambos lados.

Plasmólisis

Es un fenómeno íntimamente relacionado con la ósmosis, se produce cuando la célula se encuentra en un medio hipertónico y deja salir agua desde su interior para intentar igualarse al medio, lo que trae como consecuencia que la célula se deshidrate.

Proceso de osmosis.

La tonicidad, por otro lado, es la capacidad que tiene el medio extracelular de mover agua hacia el interior de la célula a través de la osmosis. Esto está relacionado con la osmolaridad, definida como la concentración total de solutos dentro de una solución. De acuerdo a esto, existen tres tipos de medios:

  • Medio hipotónico: cuando la concentración de solutos es mayor en el interior de la célula que en el medio extracelular, en este caso el agua fluye al interior de ella.
  • Medio hipertónico: cuando la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular que en el interior de la célula, en este caso el agua fluye desde la célula hacia afuera.
  • Medio isotónico: cuando la concentración de solutos en el medio intracelular y extracelular es la misma. En este caso no hay flujo de agua a través de la membrana.
Osmosis en células sanguíneas.