(Ciencias de Joseleg)(Biología)(Introducción y biología celular)(La membrana celular) (Introducción)(Historia)(Funciones de las membranas biológicas)(La grasa de las membranas biológicas)(Azúcares y proteínas de las membranas biológicas) (Fluidez de la membrana biológica)(Transporte de sustancias a través de membrana)(Transporte pasivo)(Transporte pasivo facilitado)(Transporte activo)(Transporte vesicular)(Referencias bibliográficas)(Versión documento Word)
El transporte pasivo facilitado se requiere cuando la sustancia en cuestión no pasa con facilidad a través de la membrana, o la célula en cuestión necesita una cantidad superior de dicha sustancia de la que puede atravesar de manera espontánea por la membrana. Sea cual sea el caso, si se debe obedecer la regla, y es la del gradiente o diferencial de concentraciones a través de la membrana, es decir, las sustancias fluyen a través de los facilitadores en favor del gradiente de modo tal que las concentraciones a ambos lados intentan igualarse de manera paulatina.
Figura 28. Transporte pasivo
facilitado. Las sustancias fluyen desde la región de mayor concentración a la
de menor concentración sin gasto de energía gracias a una proteína (YouTube).
El aspecto más destacado del transporte pasivo es el empleo
de proteínas que permiten el flujo de sustancias a través de la membrana sin la
necesidad de que la célula invierta energía en el proceso. De este modo podemos
clasificar dos modos de funcionamiento general, las proteínas que sirven de
canal iónico, y las proteínas de translocación.
En las primeras, las proteínas atraviesan por un canal
acuoso como si fuera un pasillo abierto a través de la pared membranal,
mientras que en las segundas la sustancia debe encajar de manera “especifica”
en la superficie de la proteína para que esta cambie de forma y haga pasar a la
sustancia a través de la membrana.
Muchas células poseen una permeabilidad de agua a través de
la membrana superior a lo que puede ser explicado mediante la difusión simple a
través de la membrana. A inicios de la década de los 90s del siglo pasado,
Peter Agre y sus colegas de la universidad de Johns Hopkins intentaron aislar
proteínas de membrana responsables para el antígeno Rh de los glóbulos rojos.
Durante esta búsqueda, ellos identificaron una proteína que podría ser el tan
esperado canal de agua de la membrana celular de glóbulo rojo. El equipo llamo
a estas proteínas acuaporinas, lo que significa canales de agua, una familia de
proteínas integrales que permitían un flujo acelerado de agua a través de la
membrana.
Las acuaporinas (YouTube)
son en esencia filtradores moleculares que no requieren energía, por lo cual la
industria del tratamiento de agua se ha volcado a la investigación de membranas
artificiales con acuaporinas que permitirían el filtrado del agua a nivel
molecular. El potencial de esta tecnología es enorme, tan solo imaginen,
industrias que ahora desechan agua contaminada podrían convertirse en fuente de
agua purificada, y al mismo tiempo, todos los compuestos filtrados podrían
re-emplearse en otras aplicaciones industriales.
La proteína en si posee cuatro subunidades, donde cada una
de ellas contiene un canal central alineado a aminoácidos hidrofóbicos y es
altamente específico para las moléculas de agua. Cerca de mil millones de
moléculas de agua pueden atravesar por uno solo de estos canales cada segundo,
y al mismo tiempo iones protio(1+) son excluidos de estos canales impidiendo su
entrada. Las acuaporinas juegan un rol imprescindible en células de filtrado de
agua como las células de los riñones o de las raíces de las plantas.
La membrana lipídica constituye la base en la cual se
insertan una serie de proteínas que permiten el paso de sustancias que de otro
modo quedarían excluidas de manera permanente, y que son cruciales para muchas
reacciones metabólicas de importancia como los iones de sodio(1+), potasio(1+),
calcio(2+) o cloruro(1-). A pesar de esto, la existencia de estas proteínas fue
simplemente una asunción teórica hasta la década de 60-70 del siglo pasado.
Actualmente los biólogos han encontrado una inmensa diversidad en este tipo de
proteínas, las cuales rodean a un poro acuoso por donde los iones pueden pasar
con relativa facilidad. Las variaciones en estos poros alteran su selectividad,
y de manera común pueden resultar en variación neutral isoenzimática o en
enfermedades muy serias.
La mayoría de los canales iónicos son altamente selectivos
para los tipos de iones que permiten pasar por el poro. La mayoría de los poros
que se han estudiado pueden cambiar entre dos formas posibles, una abierta y
otra cerrada. Podemos distinguir entre tres tipos de canales iónicos. Canales
de apertura voltaica, los cuales se abren y cierran dependiendo de la
diferencia de cargas a los lados de la membrana. Canales de apertura
dependiente de cofactores, estos canales dependen de moléculas secundarias que
al unirse de manera específica con el canal lo abren para que las sustancias de
interés puedan pasar a través del poro. Canales de apertura mecánica, estos
canales pueden abrirse o cerrarse dependiendo de las tensiones que sufre la
membrana en el punto en que se encuentra el poro.
Como ya lo hemos mencionado anteriormente, las proteínas
poseen un nivel de complejidad que podemos denominar como bloque. En las
proteínas de canal iónico podemos identificar dos bloques, que a su vez están
formados por 6 hélices de aminoácidos en los eucariotes. El dominio se relación
es aquel que se encarga de percibir una señal, como por ejemplo un cambio en el
equilibrio voltaico y ejecuta un cambio en la forma de la proteína. El dominio
del poro es el canal acuoso por donde los iones pueden pasar, y al mismo tiempo
es restrictivo, en otras palabras, selecciona unos pocos o inclusive un solo
tipo de ion para pasar a través de él.
Al igual de las proteínas de transporte iónico las proteínas
de translocación (YouTube) no
requieren de energía para operar. A diferencia de ellas, estas proteínas no
generan un poro, si no que el cambio conformacional transloca a la sustancia
desde un lado al otro de la membrana. Estas proteínas operan mediante el
mecanismo de reacción de las enzimas, es decir, mediante el reconocimiento
especifico de la superficie del compuesto químico su unión a él, y su
translocación al otro lado de la membrana.
Algunos de las proteínas de translocación más importantes en
los seres humanos son las proteínas de translocación de glucosa. La glucosa es
un carbohidrato simple de importancia vital en la obtención de energía
instantánea por parte de la célula. En los humanos existen al menos 5 isoformas
de un translocador de glucosa, pero el más importante es la forma 4 (GLUT-4).
En condiciones normales estos translocadores se encuentran aislados de la
membrana celular, en el interior del citoplasma anclados a la membrana de
vesículas.
Cuando la hormona insulina es liberada, estas vesículas
sufren estímulos para fusionarse a la membrana celular integrándose a ella, lo
cual incluye a los canales GLUT de modo tal que estos empiezan translocar
glucosa desde el exterior de la célula al interior.
No hay comentarios:
Publicar un comentario