Permeabilidad selectiva de la membrana celular

La membrana celular define lo que está en el interior de una célula (el espacio intracelular) y lo que está en el exterior de una célula (el espacio extracelular).

Y ayuda a regular lo que entra o sale de la célula, lo que se llama permeabilidad selectiva.

El movimiento a través de la membrana celular puede producirse por transporte pasivo, que no requiere energía, y por transporte activo, que requiere energía en forma de trifosfato de adenosina, o ATP.

Existen tres tipos de transporte pasivo: la difusión, la difusión facilitada y la ósmosis.

La difusión ayuda a que las moléculas pequeñas y apolares, como el oxígeno y el dióxido de carbono, se desplacen a través de la membrana, desde una zona de alta concentración a otra de baja.

La diferencia de concentraciones se conoce como gradiente de concentración, y la difusión puede producirse mientras exista este gradiente, y se detiene una vez que hay concentraciones iguales de la molécula en ambos lados.

La difusión facilitada ayuda a las moléculas más grandes y a las moléculas polares a atravesar la membrana.

En la difusión facilitada se utilizan proteínas de transporte como canales y proteínas transportadoras.

Los canales no son muy específicos, y pueden abrirse o cerrarse para permitir el paso del agua y de pequeñas moléculas polares, como los iones, que están disueltos en ella.

Estos canales se abren en respuesta a determinados estímulos; por ejemplo, los canales de calcio dependientes de voltaje responden cuando cambian las cargas eléctricas en los dos lados de la membrana celular.

Normalmente, hay más iones negativos en el interior de la célula que en el exterior, por lo que el interior de la membrana celular está cargado negativamente y el exterior está cargado positivamente.

Cuando los iones positivos se abren paso hacia el interior de la célula a través de una u otra forma de transporte, la célula comienza a despolarizarse gradualmente, de modo que, paso a paso, la membrana se vuelve más positiva en el interior y más negativa en el exterior.

Este cambio en la distribución de las cargas eléctricas hace que los canales de calcio dependientes de voltaje se abran y permitan la entrada de agua, una gran cantidad de iones de calcio y algunos iones de sodio al interior de la célula.

Cuando toda la membrana se despolariza, los canales vuelven a cerrarse y el flujo de entrada se detiene.

En cambio, las proteínas transportadoras son muy específicas: tienen sitios de unión especiales que solo permiten que se unan a ellos determinadas moléculas, y también tienen puertas en ambos extremos, que se abren secuencialmente.

Un ejemplo de proteína transportadora es la proteína transportadora de glucosa llamada GLUT4.

Por defecto, el transportador está abierto al exterior, esperando que pase una molécula de glucosa.

Cuando una molécula de glucosa se une a un sitio especial dentro del transportador, la puerta exterior se cierra y la interior se abre.

La glucosa se desprende entonces y flota libremente en la célula, mientras que el transportador se reinicia, a la espera de la siguiente molécula de glucosa.

Dado que la glucosa se desplaza por su gradiente de concentración, no necesita energía.

Por último, está la ósmosis, que describe el movimiento del agua a través de la membrana celular.

Es un caso especial de difusión facilitada, ya que el agua utiliza unos canales llamados acuaporinas para atravesar la membrana.

La ósmosis es impulsada por la presión osmótica, que es una fuerza determinada por la diferencia de solutos entre los dos lados.