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3.1.6: Transporte activo - Biología

3.1.6: Transporte activo - Biología


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Los mecanismos de transporte activo requieren el uso de la energía celular, generalmente en forma de trifosfato de adenosina (ATP). Si una sustancia debe entrar en la célula contra su gradiente de concentración, es decir, si la concentración de la sustancia dentro de la célula debe ser mayor que su concentración en el líquido extracelular, la célula debe usar energía para mover la sustancia. Algunos mecanismos de transporte activo mueven material de pequeño peso molecular, como los iones, a través de la membrana.

Además de mover pequeños iones y moléculas a través de la membrana, las células también necesitan eliminar y absorber moléculas y partículas más grandes. Algunas células incluso son capaces de engullir microorganismos unicelulares enteros. Es posible que haya planteado correctamente la hipótesis de que la absorción y liberación de partículas grandes por la célula requiere energía. Sin embargo, una partícula grande no puede atravesar la membrana, incluso con la energía suministrada por la célula.

Gradiente electroquímico

Hemos hablado de gradientes de concentración simples (concentraciones diferenciales de una sustancia en un espacio o una membrana), pero en los sistemas vivos, los gradientes son más complejos. Debido a que las células contienen proteínas, la mayoría de las cuales tienen carga negativa, y debido a que los iones entran y salen de las células, existe un gradiente eléctrico, una diferencia de carga, a través de la membrana plasmática. El interior de las células vivas es eléctricamente negativo con respecto al líquido extracelular en el que se bañan; Al mismo tiempo, las células tienen concentraciones más altas de potasio (K+) y concentraciones más bajas de sodio (Na+) que el líquido extracelular. Así, en una célula viva, el gradiente de concentración y el gradiente eléctrico de Na+ promueve la difusión del ión en la célula y el gradiente eléctrico de Na+ (un ion positivo) tiende a conducirlo hacia adentro, hacia el interior cargado negativamente. Sin embargo, la situación es más compleja para otros elementos como el potasio. El gradiente eléctrico de K+ promueve la difusión del ion dentro la célula, pero el gradiente de concentración de K+ promueve la difusión fuera de la celda (Figura 3.6.1). El gradiente combinado que afecta a un ion se denomina gradiente electroquímico y es especialmente importante para las células nerviosas y musculares.

Moverse contra un degradado

Para mover sustancias contra una concentración o un gradiente electroquímico, la celda debe usar energía. Esta energía se obtiene del ATP que se genera a través del metabolismo celular. Los mecanismos de transporte activos, denominados colectivamente bombas o proteínas transportadoras, actúan contra los gradientes electroquímicos. Con la excepción de los iones, pequeñas sustancias pasan constantemente a través de las membranas plasmáticas. El transporte activo mantiene las concentraciones de iones y otras sustancias que necesitan las células vivas ante estos cambios pasivos. Gran parte del suministro de energía metabólica de una célula se puede gastar en el mantenimiento de estos procesos. Debido a que los mecanismos de transporte activo dependen del metabolismo celular para obtener energía, son sensibles a muchos venenos metabólicos que interfieren con el suministro de ATP.

Existen dos mecanismos para el transporte de material y macromoléculas de bajo peso molecular. El transporte activo primario mueve iones a través de una membrana y crea una diferencia de carga a través de esa membrana. El sistema de transporte activo primario usa ATP para mover una sustancia, como un ión, al interior de la célula y, a menudo, al mismo tiempo, se saca una segunda sustancia de la célula. La bomba de sodio-potasio, una bomba importante en las células animales, gasta energía para mover los iones de potasio al interior de la célula y un número diferente de iones de sodio fuera de la célula (Figura 3.6.2). La acción de esta bomba da como resultado una diferencia de concentración y carga a través de la membrana.

El transporte activo secundario describe el movimiento de material utilizando la energía del gradiente electroquímico establecido por el transporte activo primario. Utilizando la energía del gradiente electroquímico creado por el sistema de transporte activo primario, otras sustancias como los aminoácidos y la glucosa pueden introducirse en la célula a través de los canales de la membrana. El propio ATP se forma a través del transporte activo secundario utilizando un gradiente de iones de hidrógeno en la mitocondria.

Endocitosis

La endocitosis es un tipo de transporte activo que mueve partículas, como moléculas grandes, partes de células e incluso células completas, al interior de una célula. Existen diferentes variaciones de endocitosis, pero todas comparten una característica común: la membrana plasmática de la célula se invagina y forma un bolsillo alrededor de la partícula diana. La bolsa se pellizca, lo que hace que la partícula esté contenida en una vacuola recién creada que se forma a partir de la membrana plasmática.

La fagocitosis es el proceso mediante el cual una célula absorbe partículas grandes, como las células. Por ejemplo, cuando los microorganismos invaden el cuerpo humano, un tipo de glóbulo blanco llamado neutrófilo elimina al invasor a través de este proceso, rodeando y envolviendo al microorganismo, que luego es destruido por el neutrófilo (Figura 3.6.3).

Una variación de la endocitosis se llama pinocitosis. Esto significa literalmente "beber de las células" y fue nombrado en un momento en el que se suponía que la célula estaba absorbiendo líquido extracelular a propósito. En realidad, este proceso absorbe los solutos que la célula necesita del líquido extracelular (Figura 3.6.3).

Una variación dirigida de la endocitosis emplea proteínas de unión en la membrana plasmática que son específicas para ciertas sustancias (Figura 3.6.3). Las partículas se unen a las proteínas y la membrana plasmática invagina, llevando la sustancia y las proteínas al interior de la célula. Si el paso a través de la membrana del objetivo de la endocitosis mediada por receptores es ineficaz, no se eliminará de los fluidos tisulares ni de la sangre. En cambio, permanecerá en esos fluidos y aumentará su concentración. Algunas enfermedades humanas son causadas por un fallo de la endocitosis mediada por receptores. Por ejemplo, la forma de colesterol denominada lipoproteína de baja densidad o LDL (también denominada colesterol "malo") se elimina de la sangre mediante endocitosis mediada por receptores. En la hipercolesterolemia familiar de la enfermedad genética humana, los receptores de LDL están defectuosos o faltan por completo. Las personas con esta afección tienen niveles de colesterol en sangre que amenazan la vida, porque sus células no pueden eliminar la sustancia química de la sangre.

CONCEPTO EN ACCIÓN

Vea la endocitosis mediada por receptores en acción y haga clic en diferentes partes para ver una animación enfocada y obtener más información.

Exocitosis

En contraste con estos métodos de mover material al interior de una célula, está el proceso de exocitosis. La exocitosis es lo opuesto a los procesos discutidos anteriormente, ya que su propósito es expulsar material de la célula al líquido extracelular. Una partícula envuelta en una membrana se fusiona con el interior de la membrana plasmática. Esta fusión abre la envoltura membranosa hacia el exterior de la célula y la partícula es expulsada al espacio extracelular (Figura 3.6.4).

Resumen de la sección

El gradiente combinado que afecta a un ion incluye su gradiente de concentración y su gradiente eléctrico. Las células vivas necesitan ciertas sustancias en concentraciones mayores que las que existen en el espacio extracelular. Mover sustancias por sus gradientes electroquímicos requiere energía de la celda. El transporte activo utiliza la energía almacenada en ATP para alimentar el transporte. El transporte activo de material de tamaño molecular pequeño utiliza proteínas integrales en la membrana celular para mover el material; estas proteínas son análogas a las bombas. Algunas bombas, que realizan transporte activo primario, se acoplan directamente con ATP para impulsar su acción. En el transporte secundario, la energía del transporte primario se puede utilizar para mover otra sustancia al interior de la célula y ascender por su gradiente de concentración.

Los métodos de endocitosis requieren el uso directo de ATP para impulsar el transporte de partículas grandes como las macromoléculas; partes de células o células completas pueden ser engullidas por otras células en un proceso llamado fagocitosis. En la fagocitosis, una porción de la membrana invagina y fluye alrededor de la partícula, eventualmente pellizcándose y dejando la partícula completamente encerrada por una envoltura de membrana plasmática. La célula descompone las vacuolas y las partículas se utilizan como alimento o se envían de alguna otra manera. La pinocitosis es un proceso similar a menor escala. La célula expulsa desechos y otras partículas a través del proceso inverso, exocitosis. Los desechos se mueven fuera de la célula, empujando una vesícula membranosa hacia la membrana plasmática, permitiendo que la vesícula se fusione con la membrana y se incorpore a la estructura de la membrana, liberando su contenido al exterior de la célula.

Opción multiple

El transporte activo debe funcionar continuamente porque __________.

A. desgaste de las membranas plasmáticas
B. las celdas deben estar en constante movimiento
C. el transporte facilitado se opone al transporte activo
D. la difusión está moviendo constantemente los solutos en la otra dirección

D

Respuesta libre

¿De dónde obtiene la célula la energía para los procesos de transporte activo?

La célula recolecta energía del ATP producido por su propio metabolismo para impulsar los procesos de transporte activo, como las bombas.

Glosario

transporte activo
el método de transporte de material que requiere energía
gradiente electroquímico
un gradiente producido por las fuerzas combinadas del gradiente eléctrico y el gradiente químico
endocitosis
un tipo de transporte activo que mueve sustancias, incluidos fluidos y partículas, al interior de una célula
exocitosis
un proceso de expulsión de material fuera de una celda
fagocitosis
un proceso que toma las macromoléculas que la célula necesita del líquido extracelular; una variación de la endocitosis
pinocitosis
un proceso que toma los solutos que la célula necesita del líquido extracelular; una variación de la endocitosis
endocitosis mediada por receptores
una variante de endocitosis que implica el uso de proteínas de unión específicas en la membrana plasmática para moléculas o partículas específicas


Ver el vídeo: Transporte a través de la membrana; transporte activo y pasivo LABORATORIO #2 BIOLOGIA CELULAR (Mayo 2022).


Comentarios:

  1. Baen

    Lo siento, pero en mi opinión, estás equivocado. Propongo discutirlo.

  2. Tellan

    DEBERÍA MIRAR)))

  3. Vogar

    Muchas gracias por publicarlo en buena calidad ... He estado esperando mucho ......

  4. Kazijora

    Pido disculpas por interferir ... Puedo encontrar mi camino en esta pregunta. Está listo para ayudar.

  5. Chas-Chunk-A

    maravillosamente, es información muy valiosa



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