LOS SERES VIVOS Y LA CÉlULA | EJERCICIOS

TEORÍA CELULAR Y CARACTERÍSTICAS DE LOS SERES VIVOS

1. Describe 5 características que tengan en común todos los seres vivos.

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2. Realiza un texto que englobe los postulados de la teoría celular.

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3. Responde las siguientes consignas:

¿Los virus son seres vivos? ¿Por qué?

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¿En qué año se realizaron los primeros estudios sobre los virus? ¿Cómo se llamaban los científicos que participaron en esos estudios?

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¿Qué nombre le dieron los científicos al primer virus encontrado?

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la célula: unidad estructural y funcional

1. Completa las siguientes oraciones:

Las células participan en una gran cantidad de funciones vitales como ______________, respiración, nutrición y ________________.
Los organelos que se heredan únicamente de la madre y son responsable de la respiración celular se llaman __________________.
La _______________________ es la capa externa compuesta por una mezcla de lípidos y proteínas.
El modelo de mosaico fluido describe la estructura de _______________________________.

2. Indica con una V si es verdadero o con una F si es falso. En caso de ser falso, justifica la respuesta.

El modelo del mosaico fluido fue descrito por Isaac Newton en 1972. ( )

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Unos de los componentes de la membrana plasmática es el colesterol. ( )

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Ósmosis es el mecanismo que permite el paso de pequeñas moléculas hidrofóbicas desde una región de concentración más alta a una de concentración más baja. ( )

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El citoesqueleto es una red de estructuras proteicas filamentosas dentro del citoplasma. ( )

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El núcleo está presente en todas las células. ( )

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Célula animal vs. célula vegetal

1. Coloca las partes de cada tipo de célula e indica cuál es la célula animal y cuál es la célula vegetal, justifica la respuesta.

Ésta es una célula ______________ porque ___________________________________________________________.

2. Explica brevemente con tus propias palabras:

¿Cómo está formada la pared celular vegetal?

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¿En qué consiste la teoría endosimbiótica?

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nutrición y respiración celular

1. Realiza un mapa conceptual de cómo obtienen energía las células.

2. Describe brevemente los pasos de la respiración celular que se presentan a continuación e indica lo que sucede con la molécula de ATP.

Glucólisis

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Ciclo de Krebs

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Cadena transportadora de electrones

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funciones celulares de reproducción y relación

1. Explica brevemente la fase de preparación para la división celular o interfase. No olvides describir las etapas de la interfase (G1, S, G2).

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2. Indica las fases de la mitosis en la siguiente ilustración y escribe una breve explicación de lo que sucede con la célula en esta etapa.

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3. Realiza un diagrama con las diferentes etapas de la meiosis.

producción celular

1. Responde brevemente:

¿De qué se componen las proteínas?

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¿Qué dermina el ADN en la formación de las proteínas?

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¿A partir de cuántos aminoácidos se forman nuevas proteínas?

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¿Cómo se llama el primer proceso de la expresión genética?

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¿Cómo se llaman las 3 polimerasas de ARN que se encuentran en las células eucariotas?

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2. Completa la siguiente tabla indicando lo que ocurre en cada etapa de la transcripción y la traducción.

	Transcripción	Traducción
Iniciación
Elongación
Terminación

3. Realiza un dibujo del ribosoma y explica brevemente su función.

Función: _____________________________________________________________________________________.

PRODUCCIÓN CELULAR

Las proteínas están presentes en todos los seres vivos. Son las responsables de construir estructuras biológicas y realizar varias funciones indispensables para el desarrollo de los organismos. El ADN determina el orden de los aminoácidos en la formación de proteínas, en el proceso denominado síntesis de proteínas.

Las proteínas se constituyen químicamente por aminoácidos y cumplen funciones de suma importancia para los seres vivos.

¿CÓMO SE SINTETIZAN LAS PROTEÍNAS?

La síntesis de proteínas es un proceso a través del cual se forman nuevas proteínas a partir de los veinte aminoácidos esenciales. Estos aminoácidos se combinan entre sí y son los responsables de la construcción de una gran cantidad de proteínas diferentes.

La síntesis de proteínas tiene como finalidad permitir al organismo formar aquellas macromoléculas que se necesitan para llevar a cabo sus funciones, ya que el cuerpo humano no es capaz de utilizar las proteínas ingeridas únicamente mediante la alimentación, sino que necesita romper sus enlaces peptídicos, y a partir de los aminoácidos que contienen, crear nuevas estructuras.

La síntesis de proteínas en las células consta de dos etapas, la transcripción y la traducción.

LA TRANSCRIPCIÓN

Es el proceso mediante el cual la información contenida en el ADN es copiada en forma de ARN mensajero (ARNm) para la síntesis de proteínas. Es un mecanismo fundamental, ya que gracias a éste se expresa la información genética que llega a todas las partes de la célula.

Es similar a la replicación del ADN: consta de la formación de una cadena inversa a la hebra de ADN copiada, con la diferencia de que una nueva base nitrogenada es insertada y sustituye a la timina. Esta nueva base se llama uracilo. La aparición del uracilo en lugar de la timina es una de las características que distinguen al ARN del ADN.

Ver infografía

ARN polimerasa

Dentro de las células eucariotas existen tres polimerasas de ARN distintas. Cada una de ellas es responsable de la transcripción de distintos genes y produce distintos tipos de ARN: la Pol ARN I, la cual genera ARNr (ARN ribosomal), la Pol ARN II, que genera ARNm (ARN mensajero), y la Pol ARN III, que genera ARN de transferencia (ARNt).

La transcripción de un gen ocurre en tres etapas: iniciación, elongación y terminación.

Iniciación: la ARN polimerasa se une al promotor, una secuencia de ADN que se encuentra al inicio de cada gen. Luego de la unión, la ARN polimerasa separa las cadenas de ADN para proporcionar el molde de cadena sencilla necesario para la transcripción.
Elongación: una cadena de ADN actúa como plantilla para la ARN polimerasa. Al leerla, la polimerasa produce una molécula de ARN y una cadena que crece en dirección 5′ a 3′. La nueva cadena de ARN tiene la misma información que la cadena molde de ADN pero al contrario y con la base nitrogenada uracilo (U) en lugar de timina (T).
Terminación: es el proceso de finalización de la transcripción, y sucede cuando la polimerasa transcribe una secuencia de ADN llamada terminador.

TRADUCCIÓN

El ARN mensajero sale del núcleo y se mueve hacia los ribosomas, donde se produce la síntesis de proteínas. A este proceso se lo conoce como traducción. Es importante porque permite la expresión de la información contenida en nuestros genes a proteínas que son necesarias para que la célula lleve a cabo sus funciones vitales.

El ARN mensajero es leído en los ribosomas. Las bases nitrogenadas se agrupan en grupos de 3, llamados codones. Cada codón produce un aminoácido, y el conjunto de aminoácidos mediante una serie de procesos dará lugar a una determinada proteína.

La traducción contiene las mismas tres fases:

Iniciación: el ribosoma se une al ARNm y el primer ARNt para poder dar inicio a la traducción.
Elongación: los ARNt traen los aminoácidos al ribosoma, estos se unen de manera que forman una cadena de aminoácidos extendible.
Terminación: la cadena polipeptídica es liberada para que pueda realizar su función en la célula.

Durante el proceso de síntesis de proteínas primero ocurre la replicación, luego la transcipción y posteriormente la traducción.

RIBOSOMAS

Son los organelos encargados de fabricar proteínas, pueden encontrarse libres en el citoplasma o unidos al retículo endoplasmático rugoso. Su función es sintetizar proteínas en base a las instrucciones y plantillas que reciben de los distintos tipos de ARN.

Los ribosomas que están libres intervienen en la síntesis de proteínas que permanecerán en el citosol; mientras que los que están adheridos a la superficie externa del retículo endoplasmático lo hacen en la síntesis de proteínas que serán enviadas a la superficie de la célula, al exterior o a otros compartimientos del sistema de endomembranas.

RETÍCULO ENDOPLASMÁTICO

El retículo endoplasmático es un organelo celular membranoso formado por una serie de canales que ocupan gran parte del citoplasma y comunican éste último con el núcleo celular. Pueden ser de dos tipos: lisos o rugosos.

Retículo endoplasmático rugoso: también llamado retículo endoplasmático granular, tiene la superficie externa cubierta de ribosomas y se encarga de transportar las proteínas sintetizadas por ellos.
Retículo endoplasmático liso: su aspecto es más tubular y carece de ribosomas. Es poco aparente en la mayoría de las células, pero alcanza un notable desarrollo en las células secretoras de hormonas esteroides.

APARATO DE GOLGI

Son una serie de sacos membranosos aplanados unos sobre otros, cuya función es empaquetar y ordenar las proteínas fabricadas en el retículo endoplasmático rugoso, antes de que sean enviadas hasta su destino final. Cada saco presenta una cara convexa y otra cóncava, esta última orientada hacia la superficie celular.

En las células animales el aparato de Golgi se ubica entre el núcleo y el polo secretor de la célula, mientras que en las células vegetales aparece fragmentado en complejos denominados dictiosomas o golgiosomas.

El aparato de Golgi recibe este nombre porque fue identificado por el médico italiano Camillo Golgi a mediados del siglo XX.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “Formación de un nuevo ADN”

En este artículo encontrarás mayor información acerca de la síntesis, transcripción y traducción del ADN.

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Cuadro comparativo “ADN y ARN”

Este cuadro contiene las diferencias y semejanzas entre el ADN y el ARN.

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Infografía “Proteínas”

Esta infografía contiene información adicional acerca de las proteínas y su importancia.

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CAPÍTULO 10 / REVISIÓN

CUERPO HUMANO Y SALUD | ¿QUÉ APRENDIMOS?

El organismo humano

El cuerpo humano es una asombrosa máquina formada por diferentes órganos que trabajan en conjunto para mantener el equilibrio fisiológico. La unidad más pequeña de cualquier organismo vivo es la célula. Las células se agrupan para formar tejidos específicos, y éstos, a su vez, se organizan para formar diferentes órganos. Todos los cuerpos vivos cumplen tres funciones: nutrición, relación y reproducción.

El metabolismo es el conjunto de pasos que el cuerpo realiza para mantener la energía necesaria para repararse, crecer y realizar actividades físicas.

Integración de funciones de nutrición

Los seres vivos interactúan con el medio, toman las sustancias nutritivas y la energía necesaria para vivir, y arrojan las sustancias de desecho. Para que esta función de nutrición se cumpla, deben realizarse distintos procesos llevados a cabo por el sistema digestivo, el sistema respiratorio, el sistema circulatorio y el sistema excretor.

En el estómago humano caben aproximadamente entre 1/2 y 2 litros de alimento.

Salud y alimentación: problemáticas humanas

Cuando el organismo no recibe las sustancias nutritivas suficientes o cuando las recibe en exceso, se producen alteraciones o trastornos alimenticios que alteran no sólo la vida social sino también la personal de quienes los padecen. Comprenden un conjunto de enfermedades tales como la hipertensión arterial, la enfermedad cardiovascular, la obesidad y sobrepeso, la bulimia, la anorexia y el colesterol alto.

Enfermedades como la anorexia y la bulimia se originan dentro de la mente.

Sistema urinario

El sistema urinario es el responsable de eliminar del organismo las sustancias tóxicas que se forman en las células y de contribuir a mantener la reacción alcalina de la sangre. Consta principalmente de dos riñones que vuelcan cada uno su contenido en la vejiga a través de tubos llamados uréteres. La vejiga evacua su contenido al exterior por medio de un conducto llamado uretra.

La vejiga humana puede almacenar aproximadamente medio litro de orina de 2 a 5 horas.

Integración de funciones de relación y locomoción

La función de relación es una de las tres funciones vitales de todo organismo vivo, permite captar información de los cambios ocurridos en el medio, procesarlos y finalmente elaborar una respuesta para sobrevivir. Su funcionamiento depende de los órganos de los sentidos, el sistema nervioso, el sistema endocrino y finalmente el aparato locomotor, que se encarga de realizar los movimientos.

Al correr se utilizan cerca de 200 músculos diferentes.

Sistema de defensas

La inmunidad es el sistema biológico de defensa y está compuesto por múltiples células ubicadas en la piel, la médula ósea, la sangre, el timo, el sistema linfático, el bazo y la mucosa. Todas estas células se trasladan por medio de la sangre y el sistema linfático hacia los órganos del cuerpo. Las frutas, los vegetales, los cereales integrales, la miel, el ajo y el pescado son sólo algunos de los alimentos que mejoran nuestro sistema inmune.

Los glóbulos blancos actúan ante alguna señal de problema, cuando detectan una bacteria o virus producen anticuerpos como respuesta. Estos anticuerpos destruyen las sustancias dañinas.

CAPÍTULO 6 / TEMA 2

La célula: unidad estructural y funcional

La célula puede definirse como la unidad fundamental de los organismos vivos capaz de reproducirse independientemente. Esto no sólo quiere decir que con ella se inicia la vida, sino que además su presencia es requisito esencial para el desarrollo de otros seres vivos más complejos.

FUNCIONES VITALES

Dentro de una célula se llevan a cabo una gran cantidad de funciones vitales en las que participan los distintos elementos que la conforman al servicio de tareas particulares tales como la reproducción, la respiración, la nutrición y el crecimiento.

¿De quién se heredan las mitocondrias?

La mitocondrias son las células responsables de la respiración celular y son un organelo que se hereda únicamente de la madre.

En este sentido, puede decirse que cada una de ellas es una unidad funcional de la vida, de hecho, las células son los elementos más pequeños que pueden considerarse vivos.

¿CUÁL ES LA ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR?

Cada célula está contenida dentro de una membrana puntuada con puertas, canales y bombas especiales. Estos dispositivos permiten la entrada o salida de moléculas seleccionadas. Su propósito es proteger cuidadosamente el entorno interno de la célula: el citosol.

¿Sabías qué?

Las membranas plasmáticas tienen un espesor de 5 a 10 nm. Al comparar, los glóbulos rojos tienen alrededor de 8 μm de ancho, es decir, aproximadamente 1.000 veces más que la membrana plasmática.

La membrana celular es una capa externa semipermeable que se compone de una mezcla de proteínas y lípidos. La estructura de la membrana plasmática se puede describir con el modelo del mosaico fluido.

¿Quién describió el modelo del mosaico fluido?

El modelo de mosaico fluido fue propuesto por primera vez por S.J. Singer y Garth L. Nicolson en 1972 para explicar la estructura de la membrana plasmática, y aunque ha evolucionado un poco a lo largo del tiempo, aun así representa la mejor estructura descrita.

El modelo de mosaico fluido describe la estructura de la membrana plasmática como un mosaico de componentes que incluye fosfolípidos, colesterol, proteínas y carbohidratos. Las proporciones de proteínas, lípidos y carbohidratos en la membrana plasmática varían con el tipo de célula.

Componentes de la membrana plasmática

Fosfolípidos: tejido principal de la membrana.
Colesterol: incrustados dentro de los fosfolípidos y la bicapa lipídica.
Proteínas integrales: incrustados en la capa de fosfolípidos, pueden o no penetrarla.
Proteínas periféricas: en la superficie interna o externa de la bicapa lipídica.
Glucoproteínas: incrustadas en la superficie externa de la bicapa lipídica.
Glucolípidos: incrustados en la superficie externa de la bicapa lipídica.

¿CÓMO ES EL TRANSPORTE EN LA CÉLULA?

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

– 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.

– Difusión facilitada: transporte pasivo de moléculas a través de la membrana plasmática con la ayuda de proteínas o canales transportadores.

– Osmosis: 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.

Transporte activo

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, éste 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.

¿DE QUÉ ESTÁ COMPUESTO EL CITOPLASMA?

El citoesqueleto y las proteínas motoras asociadas

El citoesqueleto es una red de estructuras proteicas filamentosas dentro del citoplasma. Está formado por tres tipos de filamentos: microtúbulos, filamentos intermedios y filamentos de actina. Algunas de las funciones son las de mantener la configuración de la célula, fijar sus organelas e intervenir en la movilidad celular al formar la parte central de cilios y flagelos. Además, participa en la división celular ya que constituye las fibras del huso acromático que dirigen a los cromosomas durante dicho proceso.

Los microtúbulos están formados por subunidades de la proteína tubulina y tienen como función proporcionar estructura y forma a la célula. Los filamentos de actina son los que están compuestos por subunidades de actina, ellos intervienen en los procesos de motiliad y división celular, y también son utilizados por la célula para mantener su estructura o modificarla. Los filamentos intermedios están conformados por proteínas fibrosas, mantienen la estructura de la membrana nuclear desde donde pueden asociarse a los microtúbulos.

La actina en la contracción muscular

La actina es una proteína globular que puede crear filamentos, y además de darle estructura al citoesqueleto, participa en la contracción muscular y relajación muscular. Junto con la miosina forman el 90 % de las proteínas musculares.

EL NÚCLEO CELULAR

El núcleo es un organelo membranoso presente únicamente en las células eucariotas. Se encuentra delimitado por una membrana doble nuclear. Su tamaño es variable, pero en general guarda relación con la célula.

El núcleo tiene tres funciones primarias, todas ellas relacionadas con su contenido de ADN. Ellas son: almacenar la información genética en el ADN, recuperar la información almacenada en el ADN en la forma de ARN, y ejecutar, dirigir y regular las actividades citoplasmáticas a través del producto de la expresión de los genes: las proteínas.

¿CÓMO SE ORGANIZA EL ADN EN EL NÚCLEO?

En el núcleo de cada célula, la molécula de ADN se empaqueta en estructuras parecidas a hilos llamadas cromosomas. Cada cromosoma está compuesto por ADN firmemente enrollado, muchas veces alrededor de proteínas llamadas histonas que soportan su estructura.

Cada cromosoma tiene un punto de constricción llamado centrómero que lo divide en dos brazos: el brazo corto se conoce como brazo p y el brazo largo como brazo q. La ubicación del centrómero en cada cromosoma permite definir qué tipo es.

RECURSOS PARA DOCENTES

Artículo “La célula”

En este enlace encontrará información más amplia sobre la célula, sus funciones, tipos de organismos y los diferentes tipos.

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Artículo “organelos celulares”

Este artículo contiene información más amplia sobre los organelos que componen la célula.

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Artículo “Membrana plasmática: transporte activo”

En este artículo encontrará información sobre el transporte activo y sus tipos.

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Artículo “Membrana plasmática: trasporte sin gasto de energía”

Este artículo contiene información sobre el transporte pasivo y sus tipos.

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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 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, es decir una hacia fuera y otra hacia adentro de la célula. El anti en antiporte significa “en contra”.
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.

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+.