Membrana Citoplasmatica

 Membrana Cito-plasmática

La membrana plasmática, membrana celular, membrana citoplasmática o plasmalema, es una bicapa lipídica que delimita toda la célula.​ Es una estructura formada por dos láminas de fosfolípidos, glucolípidos y proteínas que rodean, limitan la forma y contribuyen a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las células. Regula la entrada y salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular.​ Es similar a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.

Está compuesta por dos láminas que sirven de "contenedor" para el citosol y los distintos compartimentos internos de la célula, así como también otorga protección mecánica. Está formada principalmente por fosfolípidos (fosfatidiletanolamina y fosfatidilcolina), colesterol, glúcidos y proteínas (integrales y periféricas).

La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, lo que le permite seleccionar las moléculas que deben entrar y salir de la célula. De esta forma se mantiene estable el medio intracelular, regulando el paso de agua, iones y metabolitos, a la vez que mantiene el potencial electroquímico (haciendo que el medio interno esté cargado negativamente). La membrana plasmática es capaz de recibir señales que permiten el ingreso de partículas a su interior.

Cuando una molécula de gran tamaño atraviesa o es expulsada de la célula y se invagina parte de la membrana plasmática para recubrirlas cuando están en el interior ocurren respectivamente los procesos de endocitosis y exocitosis.

Tiene un grosor aproximado de 7,4 nm​ (74 Å) y no es visible al microscopio óptico pero sí al microscopio electróico, donde se pueden observar dos capas oscuras bilaterales y una central más clara. En las células procariotas y en las eucariotas osmótrofas como plantas y hongos, se sitúa bajo otra capa exterior, denominada pared celular.

En la actualidad se ha descubierto que es posible que estas estructuras se formen sin la presencia de agua, a partir de metano líquido, lo que abre la posibilidad a encontrar vida fuera de la Tierra.

La membrana celular cumple varias funciones: 

• Delimita y protege las células.
• Es una barrera selectivamente permeable, ya que impide el libre intercambio de materiales de un lado a otro, pero al mismo tiempo proporcionan el medio para comunicar un espacio con otro.
• Permite el paso o transporte de solutos de un lado a otro de la célula, pues regula el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior de la célula siguiendo un gradiente de concentración.
• Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas.

Composición química

Antiguamente se creía que la membrana plasmática era un conjunto estático formado por la sucesión de capas proteínas-lípidos-lípidos-proteínas. Hoy en día se concibe como una estructura dinámica cuyo modelo se conoce como "mosaico fluido", término acuñado por S. J. Singer y G. L. Nicolson en 1972. Esta estructura general —modelo unitario— se presenta también en todo el sistema de endomembranas(membranas de los diversos orgánulos del interior de la célula), como retículo endoplasmático, aparato de Golgi y envoltura nuclear, y los de otros orgánulos, como las mitocondrias y los plastos, que proceden de endosimbiosis.

La composición química de la membrana plasmática varía entre células dependiendo de la función o del tejido en la que se encuentren, pero se puede estudiar de forma general. La membrana plasmática está compuesta por una doble capa de fosfolípidos, por proteínas unidas no covalentemente a esa bicapa, y glúcidos unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas. Las moléculas más numerosas son los lípidos, ya que se calcula que por cada 50 lípidos hay una proteína. Sin embargo, las proteínas, debido a su mayor tamaño, representan aproximadamente el 50 % de la masa de la membrana.

Bicapa lipídica[editar]

Artículo principal: Bicapa lipídica

Diagrama del orden de los lípidos anfipáticos para formar una bicapa lipídica. Las cabezas polares (de color amarillento) separan las colas hidrofóbicas (de color gris) del medio citosólico y extracelular.

El orden de las llamadas cabezas hidrofílicas y las colas hidrofóbicas de la bicapa lipídica impide que solutos polares, como sales minerales, agua, carbohidratos y proteínas, difundan a través de la membrana, pero generalmente permite la difusión pasiva de las moléculas hidrofóbicas. Esto permite a la célula controlar el movimiento de estas sustancias vía complejos de proteína transmembranal tales como poros y caminos, que permiten el paso de iones específicos como el sodio y el potasio.

Las dos capas de moléculas fosfolípidas forman un "sándwich" con las colas de ácido graso dispuestos hacia el centro de la membrana plasmática y las cabezas de fosfolípidos hacia los medios acuosos que se encuentran dentro y fuera de la célula.

Componentes lipídicos

El 98 % de los lípidos presentes en las membranas celulares son los anfipáticos, es decir que presentan un extremo hidrófilo (que tiene afinidad e interacciona con el agua) y un extremo hidrofóbico (que repele el agua). Los tres principales tipos de lípidos en las membranas eucarióticas son los fosfoglicéridos (fosfolípidos), los esfingolípidos y el colesterol;cabe mencionar que los fosfoglicéridos y los esfingolípidos se encuentran en todas las células. Le siguen los glucolípidos, así como esteroides (sobre todo colesterol). Estos últimos no existen o son escasos en las membranas plasmáticas de las células procariotas. Existen también grasas neutras, que son lípidos no anfipáticos, pero solo representan un 2 % del total de lípidos de membrana.

• Fosfoglicéridos. Tienen una molécula de glicerol con la que se esterifica un ácido fosfórico y dos ácidos grasos de cadena larga; los principales fosfoglicéridos de membrana son la fosfatidiletanolamina o cefalina, la fosfatidilcolina o lecitina, el fosfatidilinositol y la fosfatidilserina.Este tipo de glicéridos son diglicéridos, es decir que solo dos grupos hidróxilo del glicerol están esterificados con ácidos grasos y el tercero lo está con un grupo fosfato, hidrófilo, por un enlace fosfoéster.

• Esfingolípidos. Son lípidos de membrana constituidos por ceramida (esfingosina + ácido graso); solo la familia de la esfingomielina posee fósforo; el resto poseen glúcidos y se denominan por ello glucoesfingolípidos o, simplemente glucolípidos. Los cerebrósidos poseen principalmente glucosa, galactosa y sus derivados (como N-acetilglucosamina y N-acetilgalactosamina). Los gangliósidos contienen una o más unidades de ácido N-acetilneuramínico (ácido siálico).

• Colesterol. El colesterol representa un 23 % de los lípidos de membrana. Sus moléculas son pequeñas y más anfipáticas en comparación con otros lípidos. Se dispone con el grupo hidroxilo hacia el exterior de la célula (ya que ese hidroxilo interactúa con el agua). El colesterol es un factor importante en la fluidez y permeabilidad de la membrana ya que se hace hueco, a modo de cuña, entre las otras moléculas. A mayor cantidad de colesterol, menos permeable y más dura es la membrana. Se ha postulado que los lípidosde membrana se podrían encontrar en dos formas: como un líquido bidimensional, y de una forma más estructurada, en particular cuando están unidos a algunas proteínasformando las llamadas balsas lipídicas. Se cree que el colesterol podría tener un papel importante en la organización de estas últimas. Su función en la membrana plasmática es evitar que se adhieran las colas de ácido graso de la bicapa, mejorando la fluidez de la membrana. En las membranas de las células vegetales son más abundantes los fitoesteroles.

Componentes proteicos

El porcentaje de proteínas oscila entre un 20 % en la mielina de las neuronas y un 70 % en la membrana interna mitocondrial;⁶​ el 80 % son intrínsecas, mientras que el 20 % restantes son extrínsecas. Las proteínas son responsables de las funciones dinámicas de la membrana, por lo que cada membrana tienen una dotación muy específica de proteínas; las membranas intracelulares tienen una elevada proporción de proteínas debido al elevado número de actividades enzimáticas que albergan. En la membrana las proteínas desempeñan diversas funciones: transportadoras, conectoras (conectan la membrana con la matriz extracelular o con el interior), receptoras (encargadas del reconocimiento celular, adhesión) y enzimas.

Las proteínas de la membrana plasmática se pueden clasificar según cómo se dispongan en la bicapa lipídica:

• Proteínas integrales. Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o un glúcido de la membrana. Su aislamiento requiere la ruptura de la bicapa.

• Proteínas periféricas. A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa, sin provocar su ruptura.

• Proteína de membrana fijada a lípidos. Se localiza fuera de la bicapa lipídica, ya sea en la superficie extracelular o intracelular, conectada a los lípidos mediante enlaces covalentes.

En el componente proteico reside la mayor parte de la funcionalidad de la membrana; las diferentes proteínas realizan funciones específicas:

• Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.

• Proteínas receptoras: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas.

• Proteínas de transporte: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones.

Estas a su vez pueden ser:

• Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales.

• Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofóbico por donde pasan los iones hidrofílicos.

Componentes glucídicos

Están en la membrana unidos covalentemente a las proteínas o a los lípidos. Pueden ser polisacáridos u oligosacáridos. Se encuentran en el exterior de la membrana formando el glicocalix. Representan el 8 % del peso seco de la membrana plasmática. Sus principales funciones son dar soporte a la membrana y el reconocimiento celular (colaboran en la identificación de las señales químicas de la célula).

Funciones

• La función principal de la membrana plasmática es mantener el medio interno separado de la capa fosfolipídica y a las funciones de transporte que desempeñan las proteínas. La combinación de transporte activo y transporte pasivo hacen de la membrana endoplásmica una barrera selectiva que permite a la célula diferenciarse del medio.

• Permite a la célula dividir en secciones los distintos orgánulos y así proteger las reacciones químicas que ocurren en cada uno.

• Crea una barrera selectivamente permeable en donde solo entran o salen las sustancias estrictamente necesarias.

• Transporta sustancias de un lugar de la membrana a otro, por ejemplo, acumulando sustancias en lugares específicos de la célula que le puedan servir para su metabolismo.

• Percibe y reacciona ante estímulos provocados por sustancias externas (ligando).

• Mide las interacciones que ocurren entre células internas y externas.

• Poseen receptores químicos que se combinan con moléculas específicas que permiten a la membrana recibir señales y responder de manera específica, por ejemplo, inhibiendo o estimulando actividades internas como el inicio de la división celular, la elaboración de más glucógeno, movimiento celular, liberación de calcio de las reservas internas, etc.

Diferenciaciones de la membrana

Superficie apical (que da hacia la luz del conducto): son típicas las microvellosidades de algunas células epiteliales. Se tratan de evaginaciones con forma de dedo de guante que aumentan la superficie de absorción intestinal.​Van dirigidas al desempeño de funciones concretas y consistentes en algún tipo de alteración morfológica del contorno de la célula en cualquiera de sus superficies:

• Superficie basal (lado opuesto a la luz del conducto): también destacan las células epiteliales, concretamente las que en el riñón presentan invaginaciones, que aumentan la superficie de reabsorción de agua en el tubo contorneado proximal de las nefronas.

• Superficie lateral: son las denominadas uniones intercelulares que posibilitan las interacciones entre células vecinas. Son de varios tipos: estrechas o impermeables, que no dejan espacio intercelular alguno, comunicantes o en hendidura, que dejan un reducido espacio intercelular, y adherentes o desmosomas, que, aunque con un espacio intercelular mayor,​ implican una fuerte unión mecánica entre las neuronas.

Permeabilidad

La permeabilidad de las membranas es la facilidad de las moléculas para atravesarla. Esto depende principalmente de la carga eléctrica y, en menor medida, de la masa molar de la molécula. Moléculas pequeñas o con carga eléctrica neutra pasan la membrana más fácilmente que elementos cargados eléctricamente y moléculas grandes. Además, la membrana es selectiva, lo que significa que permite la entrada de unas moléculas y restringe la de otras.

La bicapa lipídica, debido a su interior hidrofóbico, actúa como una barrera altamente impermeable a la mayoría de moléculas polares, impidiendo que la mayor parte del contenido hidrosoluble de la célula salga de ella. Pero por esta misma razón, las células han tenido que desarrollar sistemas especiales para transporte las moléculas polares a través de sus membranas.

Con el tiempo suficiente, esencialmente cualquier molécula difundirá a través de una bicapa lipídica libre de proteínas, a favor de su gradiente de concentración. Sin embargo la velocidad a la que una molécula difunde a través de una bicapa lipídica varía enormemente, dependiendo en gran parte del tamaño de la molécula y de su solubilidad relativa al aceite (es decir, cuanto más hidrofóbica o no polar), tanto más rápidamente difundirá a través de una bicapa.

Las moléculas pequeñas no polares se disuelven fácilmente en las bicapas lipídicas y por lo tanto difunden con rapidez a través de ellas. Las moléculas polares sin carga si su tamaño es suficientemente reducido también difunden rápidamente a través de una bicapa. Ejemplos de estas sustancias no polares son los solventes orgánicos, que presentan una polaridad alta o baja. Por ejemplo: el metanol, la acetona, el etanol, la urea, etc.

La reacción que provocan en la membrana plasmática, dichos solventes, al no ser capaces de atravesar dicha membrana, es de degradación, al ser moléculas muy polares provocan que la bicapa lipídica se degrade, que sufra un desgaste. Hay que tomar en cuenta que la permeabilidad de cada soluto se expresa como su penetración relativa. Los alcoholes, como ejemplo de ellos el metanol, etanol, butanol, octanol, etc., pueden actuar en las membranas biológicas fundamentalmente de 3 formas:

1. alterando la fluidez de las membranas, lo que indirectamente afectaría el funcionamiento de las proteínas como enzimas y canales;
2. produciendo una deshidratación a nivel de las membranas;
3. interactuando directamente con las proteínas de la membrana.
4. 
   

La membrana plasmática puede sufrir un proceso llamado lisis, que hace referencia al rompimiento de la membrana, ya sea mecánicamente, químicamente o por alguna combinación de los dos. Para realizar la lisis química, las células se suspenden en una solución que contiene detergentes y otros reactivos que interfieren con los enlaces químicos que sostienen las proteínas de las membranas juntas. Esto resulta en la rotura de la membrana y la liberación de los componentes intracelulares.

Existen dos tipos de lisis: la lisis tradicional (mecánica) y la lisis por medio de detergentes (química) haciendo referencia al párrafo anterior:

Dentro de la tradicional se encuentran tres ejemplos; homogeneización líquida, donde las células se rompen al ser forzadas a pasar por espacios muy pequeños; sonificación, aplicada a ondas de alta frecuencia rompen las células y congelamiento, lo cual son ciclos de congelación continuos que rompen la célula induciendo la formación de cristales. 

De igual manera está la lisis por medio de detergentes (química), donde los detergentes rompen la barrera lipídica de una manera suave, solubilizando las proteínas e interrumpiendo la interacción lípido-lípido, lípido-proteína y proteína-proteína. Los detergentes, al igual que los lípidos, se asocian entre ellos y se unen a superficies hidrofóbicas. Se componen de una cabeza polar hidrofílica y una cola no polar hidrofóbica.

La permeabilidad depende de los siguientes factores:

• Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.
• Tamaño: la más grande parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Solo un pequeño número de moléculas polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos.
• Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.

También depende de las proteínas de membrana de tipo:

• Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.
• Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan al otro lado donde la liberan.

Uso del término «membrana celular»

La expresión membrana celular se usa con dos significados diferentes:

• Membrana plasmática, descrita en el presente artículo, es la membrana que siempre envuelve al citoplasma de las células. Aunque este uso siempre fue ilegítimo, está extraordinariamente extendido, sobre todo en los textos de habla inglesa (cell membrane).
• Pared celular, también llamada membrana de secreción, es una cubierta más o menos resistente que cubre a todas o la mayoría de las células de las plantas, los hongos y los protistas pluricelulares.

Origen de la ambigüedad

Durante siglo y medio (c.1800-c.1950) la investigación de las células se basó solo en la observación mediante microscopía óptica. Esta no puede, por razones físicas relacionadas con la longitud de onda de la luz, detectar estructuras de menos de 0,25 µm. Se llamó membrana celular al límite de la célula cuando este era distinguible, y este sigue siendo el único uso legítimo de la expresión. En la mayor parte de los casos lo que se observaba era un recubrimiento, más o menos flexible, hecho de polisacáridos, de proteínas o de polímeros mixtos, al que se llama también pared celular. Esta es precisamente la expresión que debe preferirse para eludir la ambigüedad.

A principios del siglo XX, investigaciones experimentales de la fisiología celular condujeron a postular la existencia, en todas las células, de una membrana invisible, a la que se llamó membrana plasmática o citoplasmática, y que debía estar compuesta esencialmente de lípidos. Esta representaba la envoltura del protoplasma, la parte fisiológicamente activada de la célula. Con el uso del microscopio electrónico, pudo observarse por fin la membrana plasmática.

Función y Estructura

1- ¿Qué es la membrana plasmática?

 

La membrana plasmática conocida como membrana celular es una cubierta que envuelve y delimita a la célula separándola del medio externo. Funciona como una barrera entre el interior de la célula y su entorno ya que permite la entrada y salida de moléculas a través de ella. Este paso de moléculas es un fenómeno llamado permeabilidad. Pero la membrana no deja pasar facilmente a todas las moléculas, por lo que es selectivamente permeable.

 

La membrana plasmática es muy delgada, mide de 7 a 10 nanómetros (nm) de grosor, por lo que el microscópio óptico no la detecta, sólo puede ser observada con el microscópio electrónico.

 

 

 

Otras funciones de la célula se relacionan con el transporte, la comunicación, el reconocimiento y la adhesión celular. 
La membrana celular se caracteriza por ser una estructura dinámica, siendo la fluidez una de las características más importantes que posee.

Esta fluidez depende de la temperatura, dado que aumenta al aumentar la temperatura. También depende de la naturaleza de los lípidos que posee, dado que la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de la fluidez. La presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad.

En la composición de la membrana el 40% corresponden a lípidos, el 50% a proteínas, y el 10% a glúcidos.

- Los lípidos que constituyen la membrana son fosfolípidos, glucolípidos y colesterol, y su principal función es actuar como una barrera semipermeable.

- Las proteínas que forman la membrana son integrales o periféricas, y sus funciones se relacionan con el transporte y la comunicación.

- Los glúcidos por lo general, se encuentran unidos a lípidos, formando glucolípidos, y a proteínas, generándose las glucoproteínas. Su principal función es constituir la cubierta celular o glucocálix. Las diferentes funciones que exhiben las distintas células, se relacionan el tipo de glúcido que hay en su cubierta.

A medida que se ha obtenido información sobre la membrana plasmática, se han propuesto varios modelos que explican como está estructurada y como funciona. El modelo que se acepta actualmente es el modelo de mosaico fluido propuesto por Singer y Nicolson en 1972.

 

 

 

 

 

 

Lo de mosaico se debe a la mezcla de lípidos y proteínas que construyen la membrana y lo de fluido, a que chocan unas con otras debido a su fluidez provocada por los movimientos de los fosfolípidos.

 

Características del modelo de mosaico fluido :

 

La membrana está formada por dos capas (bicapa) de fosfolípidos en la que están incluidas numerosas proteínas.

 

Bicapa lipídica:

Los lípidos que forman la membrana plasmática son, principalmente fosfolípidos. Estos se hallan formando una doble capa  en la cual dejan expuestas sus cabezas hidrofílicas y escondidas sus colas hidrofóbicas.  En cada capa de la bicapa lipídica los lípidos están en continuo movimiento lateral, confiriéndole a la membrana su calidad de fluido.

 

Además de los fosfolípidos hay colesterol (solo en los eucariontes) y glucolípidos (solo en la cara externa de la bicapa). Estos últimos, más las glucoproteínas proveen una porción de carbohidratos que se disponen en la superficie celular externa formando el glicocálix. Se piensa que estos carbohidratos actúan en el reconocimiento intercelular.

 

Proteínas en la membrana:

 

En la bicapa lipídica están incrustadas las proteínas de la membrana, cuya proporción varía de célula en célula.

 

- Las que están en la superficie exterior o en la interior de la bicapa lipídica son proteínas periféricas.

- La que penetran la bicapa son proteínas integrales.

 

Mientras la bicapa lipídica determina la estructura básica de la membrana, las proteínas pueden desempeñar múltiples funciones como: 

 

- Receptores,  que captan sustancias del medio y desencadenan respuestas intracelulares.

- Enzimas, aceleradores de reacciones químicas.

- Transportadores , canales y bombas, encargados de permitir y regular el paso de sustancias a través de la membrana.

 

 

A veces las proteínas y los lípidos tienen carbohidratos unidos a ellas, formando glucoproteínas y glucolípidos, respectivamente.

 

 

 

2- Movimiento de sustancias a través de la membrana plasmática

 

Para poder vivir y crecer las células necesitan recibir constantemente nutrientes y eliminar las sustancias de desecho antes de que se acumulen en ella y le causen algún daño. También las células secretan sustancias producidas por ellas mismas. Todos los nutrientes, desechos y secreciones deben pasar a través de la membrana.

 

Hay tres formas generales por medio de las cuales las sustancias atraviesan la membrana plasmática:

 

- Transporte pasivo (no requiere energía)

- Transporte activo (requiere energía)

- Transporte mediado por vesículas

 

 

 

 

a) Transporte pasivo

Es un proceso espontáneo de difusión de sustancias a través de la membrana, en el que no se requiere energía para realizar el trabajo de transportar las sustancias por parte de la célula.

 

Durante el tranporte pasivo, las sustancias se mueven de un medio de mayor concentración a uno de menor concentración, es decir, a favor de una gradiente de concentración. Una gradiente de concentración es una medida de la diferencia de concentración de una sustancia en dos regiones. 

 

Son mecanismos de transporte pasivo la difusión simple, la ósmosis y la difusión facilitada.

 

 

- Difusión simple es el paso de moléculas pequeñas y sin carga eléctrica, como el oxígeno o el dióxido de carbono, a través de la membrana celular.

Estas van desde el medio en que se hallan en mayor concentración hacia el medio en donde su concentración es menor, producida por la gradiente de concentración. Por ejemplo, las moléculas de oxígeno entran a la célula si su concentración en esta es menor que en el medio extracelular; en caso contrario, las moléculas de dióxido de carbono salen de la célula y, así, las concentraciones a ambos lados de la membrana tienden a igualarse.

 

- Ósmosis (un caso especial de difusión simple):Se trata del paso del agua a través de una membrana semipermeable; es decir, la membrana deja pasar el agua, pero no los solutos. El agua pasa desde una solución de menor concentración de solutos hacia otra de mayor concentración.

El agua atraviesa la membrana de forma que las concentraciones a ambos lados tienden a igualarse.

 

- Difusión facilitada: Las moléculas que no pueden atravesar directa y libremente la bicapa lipídica, a pesar de que su gradiente de concentración es favorable, son transportadas a través de proteínas transmembrana.

Las proteínas de transporte se encuentran en la mambrana plasmática y en la mambrana de los organelos y pueden ser de dos tipos:

 

Proteínas de canal

Proteínas portadoras

 

Las proteínas de canal forman poros permeables o canales, en la bicapa lipídica, por medio de los cuales ciertos iones pueden cruzar la membrana. Ej. el sodio (Na⁺⁾, cloruro (Cl), potasio (K⁺) 

 

Las proteínas portadoras tienen sitios de unión para moléculas específicas. Como resultado de la unión las proteínas portadoras cambian su forma, haciendo que la molécula pase a través de la parte central de la proteína hacia el otro lado de la mambrana. Las moléculas que utilizan este mecanismo son los aminoácidos, los monosacáridos como la glucosa y algunas proteínas pequeñas. 

 

 

b) Transporte activo

El transporte activo es el que se produce en contra de la gradiente de concentración por ello requiere del consumo de energía proporcionada por la molécula de ATP (adenosin trifosfato).

Este transporte ocurre con la ayuda de otro tipo de proteínas de transporte, las cuales poseen dos sitios activos, uno al que se van a unir a la molécula que se va a transportar y otro para que se una el ATP. Este último cede energía a la proteína, haciendo que esta cambie de forma y mueva la molécula al otro lado de la membrana. Una vez liberadala molécula, la proteína de transporte recupera su forma original y puede seguir repitiendo el proceso.

 

Las bombas, la clásica bomba sodio-potasio ATPasa

Las bombas de sodio-potasio (así como todas las otras bombas potenciadas por ATP) son proteínas transmembrana que se distribuyen alrededor de la membrana. Al experimentar una serie de  cambios  conformacionales, las  bombas  intercambian  el  sodio  por  el  potasio  a  través  de  la membrana plasmática. A diferencia de lo que ocurre en la difusión facilitada, por lo menos uno de los cambios conformacionales en el ciclo de la bomba requiere energía, que proporciona el ATP. La forma de la proteína bomba de sodio potasio cambia en el ciclo, cuando un grupo fosfato del ATP primero se une a ella y posteriormente es retirado.

 

El transporte activo puede ser de tres tipos: uniport, simport o antiport.

 

- El transporte activo uniport es aquel en el que se mueven un tipo de molécula en una sola dirección.

 

- El transporte activo simport es aquel en el que son transportados dos solutos en la misma dirección al mismo tiempo.

 

- Y, el transporte activo antiport, ocurre cuando dos solutos son transportados en direcciones contrarias al mismo tiempo, como en el caso de la bomba sodio-potasio.

 

 

 

 

Otros procesos que permiten el transporte de nutrientes a la célula son la endocitosis, la pinocitos, la fagocitosis y la exocitosis.

a) La endocitosis en un proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante la invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Para ello, hay un estrangulamiento de la membrana, dando origen a una vesícula que encierra el material ingerido.

b) La pinocitosis es un proceso que permite a determinadas células y organismos unicelulares obtener líquidos orgánicos del medio exterior, mediante una invaginación, que forma una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula.

c) La fagocitosis es un proceso en el cual, la célula ingiere desechos, bacterias u otros restos celulares. Se lleva a cabo en células especializadas llamadas fagocitos.
En la fagocitosis la invaginación de la membrana produce una vesícula que se denomina fagosoma, la cual usualmente se fusiona con uno o más lisosomas que contienen enzimas hidrolíticas. Estas enzimas destruyen y degradan los materiales contenidos en el fagosoma.
Por medio de pseudópodos o grandes prolongaciones de la membrana plasmática, las partículas sólidas son envueltas y llevadas al citoplasma de la célula en forma de vacuola fagocítica.
Este tipo de ingestión se encuentra en amebas y otros macrófagos.

d) La exocitosis, finalmente, es un tipo de transporte que tiene por objetivo la salida de diferentes macromoléculas desde la célula, a través de una evaginación de la membrana, liberando al medio extracelular los diferentes desechos que en ella se encuentren.