Pared Celular

Por M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión 1.6
Última actualización: 2018-04-14


La Pared celular es una especie de malla que rodea completamente a la membrana plasmática. Es gruesa en las eubacterias gram-positivas y delgada en las gram-negativas.


Las funciones de la pared celular son:

1. Proteger a las células contra daños mecánicos (exactamente como lo hace una malla de cota de un caballero medieval). Vean la figura 1.
2. Proteger contra daños osmóticos (análogamente a como lo hace la bolsa de gajos cosidos que envuelve los globos del parque; impidiendo que la presión del aire haga estallar el globo). Si no saben que es la ósmosis, píquenle al enlace de hipertexto anterior donde se explica dicho fenómeno.Vean también la figura 2. 
3. Dar forma a la célula (precisamente cómo la ropa acentúa o esconde la forma del cuerpo femenino). Vean la figura 3.

Figura 1. La cota de malla medieval impedía que las armas hiriesen al soldado, más o menos como lo hace la pared celular con las células.

Figura 2. Globos de hule dentro de bolsas de gajos cosido. Esta bolsa, igual que la pared celular, refuerza la membrana de hule e impide que estalle por la alta presión al entrar el agua por ósmosis, cuando la célula se enfrenta a un medio hipotónico (un medio con un líquido menos concentrado que el citoplasma).

Figura 3. La ropa le da forma a la figura. Ya sea resaltando curvas o ocultándolas.
Vean el vestido de novia entallado y la holgada túnica árabe.

Las paredes celulares de las eubacterias están constituidas por un polímero llamado péptidoglucano hecho de monosacáridos y aminoácidos unidos formando una trama. 
En las arqueobacterias la pared está hecha de proteínas, mientras que en los eucariotes la pared está hecha de polisacáridos o minerales: de celulosa en las plantas, de quitina en los hongos y de diversos minerales en los protistas. Nota que los animales no tenemos pared rodeando nuestras células




Ahora vean  varias imágenes de Paredes Celulares:


Comparación de las paredes células de eubacterias gram-positivas vs gram-negativas







Esquema de Pared celular en eubacterias gram-positivas. Una capa gruesa de péptido-glucano rodeando totalmente a la membrana plasmática (la doble capa de moléculas lipídicas).











Esquema de Pared celular en eubacterias gram-negativas. Una pared delgada de péptido-glucano entre dos membranas: la plasmática al interior y la externa.







En este video se muestran las paredes celulares de las bacterias gram-positivas
(1 sola membrana) y de las gram-negativas (2 membranas: la plasmática + pared + membrana externa)











Vean la micro-fotografía de la pared celular de péptido-glucano de una eubacteria y la pared (capa S) hecha de proteínas de una arqueobacteria.











Vean la micro-fotografía de la pared de péptido-glucano vacía y la capa S igualmente vacía. De donde resulta obvio su papel de dar forma a la célula.










Las células durante su división celular necesitan romper la integridad de la pared celular y luego de terminar la fisión binaria volver a cerrarla. Antes de hacerlo son susceptibles a daños osmóticos. Los antibióticos beta-lactámicos evitan la síntesis del péptidoglucano lo cuál provoca que mueran las bacterias por choque osmótico.

No es la penicilina la que mata a las bacterias, sino la carencia de una pared celular íntegra.

Vean, ahora, este esquema sobre la pared de celulosa en las células de plantas:

Noten que muestra que la pared rodea a la membrana plasmática de las células, que la pared está formada por fibras entrecruzadas de celulosa, que cada fibra de celulosa está conformada de haces de macromoléculas de celulosa y que cada una de éstas está formada por una cadena de beta D-glucosas unidas por enlaces glucosídicos beta1-->4.

Esta micrografía muestra la estructura de la pared de celulosa entre dos células adyacentes:
La flecha negra señala la pared; la flecha ciano, el núcleo celular y la verde a la vacuola. Noten que ésta ocupa casi todo el volumen de la célula arrinconando al citoplasma contra la membrana plasmática.

Las células de los hongos también poseen una pared celular que además de celulosa contiene quitina otro polisacárido, pero hecho de la unión de N-acetilglucosamina por enlaces glucosídicos beta-1-->4. Lo que aumenta los enlaces puente de hidrógeno entre las moléculas de quitina y refuerza su estructura. De ahí que la quitina sea más dura.


Vean esta micrografía de una pequeña rebanada longitudinal de una hifa. Se muestran dos células de una hifa septada. La flecha azul señala la pared celular:

Flagelo (procariótico)

M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión preliminar 1.1


El flagelo es la estructura motriz de muchos moneras, es decir, de los organismos procarióticos.


Vean la ilustración que sigue:
En ella, se muestra la estructura del flagelo en las bacterias gram-negativas; que cómo ustedes saben o debieran saber, poseen una membrana externa a la membrana plasmática y una delgada pared de péptidoglucano entre ambas.









Observen el funcionamiento del flagelo en el siguiente video. Noten cómo el flagelo contiene un motor que usa la diferencia de concentraciones del ion hidrógeno (H+). Muchos biólogos se refieren a esto como un motor que usa Fuerza Protón-motriz:











Vean ahora el ensamblaje del flagelo. Noten cómo el flagelo es un derivado evolutivo de uno de los complejos multimoleculares responsables de la secreción de sustancias al exterior celular:













Si les asombra la existencia de una estructura tan maravillosa como la del flagelo, vean el siguiente viddeo sobre la evolución del mismo. (usen su lectura de comprensión en inglés):













Si quieren conocer cómo funciona el flagelo con más detalle vean este otro video:





Por supuesto, espero su participación haciendo las preguntas pertinentes y reportando cualquier error que descubran.

¿Dónde estamos? (educación)

Lean este artículo:

Del periódico La Jornada. Blanco

Divisiones Celulares

M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión 2.92
Última modificación el 2020/04/15
Desde el inicio de la vida hace más de 3 mil 800 millones de años los organismos unicelulares se han reproducido mediante procesos de división que reparten los componentes celulares entre dos células hijas. 

Cada una de ellas con una copia completa de toda la información genética necesaria para dirigir la producción de todas las macromoléculas celulares (ARN, ADN y Proteínas).

La replicación del ADN genera las copias que han de repartirse en la división celular.

Mientras los organismos siguieron siendo unicelulares, la división celular siempre implicó la reproducción de los mismos. Pero, al evolucionar la multicelularidad, entonces la equivalencia división celular = reproducción desapareció. 


En los organismos cuyo cuerpo está hecho de muchas células (multicelulares o pluricelulares), la división celular es el proceso que permite al organismo: desarrollarse, crecer y reparar. La reproducción tuvo que llevarse a cabo por procedimientos más complejos.


En los organismos pluricelulares la mayoría de las células no se dividen, excepto un tipo especial de células llamadas "madre" o "troncales". Estas células al dividirse generan una célula hija cuyo destino es diferenciarse en una célula especializada (muscular, grasa, epitelial, neurona, etc.) que trabaja para mantener al organismo entero hasta su muerte, mientras la otra célula hija se mantiene como célula troncal. Esto es necesario para que las células colaboren en beneficio del cuerpo entero. Pues los genes se transmitirán a la siguiente generación del cuerpo multicelular a través de los gametos.


Por lo anterior es inadecuado hablar de Reproducción celular. Ya que aunque hay células en nuestros cuerpos que a veces se reproducen (las células "Madre"), la mayoría no lo hace, a menos que enfermemos de cáncer.

Cuando en una célula especializada de nuestro cuerpo, el mecanismo que controla la división celular se descompone y esa célula se divide dando lugar a otras dos iguales y por tanto empieza su reproducción, entonces, se ha iniciado la cancerización.

Así, después de generaciones de células descendientes que no obedecen a las señales que les ordenan no dividirse, evolucionan por años, linajes de células cancerosas -hábiles para tomar los recursos del cuerpo y reproducirse sin colaborar para mantener vivo a nuestro cuerpo.


Algunos de esos linajes de células egoístas conformarán los tumores primario y secundarios que nos llevarán a la muerte.


Después de lo anterior, regresemos a lo básico: Hay varios tipos de divisiones celulares, a saber:

1. Amitosis (también llamada Fisión Binaria)
2. Mitosis (mito- = filamentos, -sis = proceso)
3. Meiosis (meio- = disminuir)

En los organismos procarióticos la división usada es la Amitosis (a- = no, sin ; mit- = filamento o hilo). Se llama así puesto que las bacterias observadas durante su división celular con el microscopio óptico de Campo Claro NO vemos los filamentos llamados cromosomas. Los que si son visibles, en cambio, durante la mitosis.  La amitosis genera dos células genéticamente idénticas.

La amitosis o fisión binaria consiste en los siguientes eventos:

• Replicación del ADN (1 nucleoide --> 2 nucleoides)
• Elongación celular (que separa ambos nuceloides)
• Formación de un tabique en la parte media de la célula

... como se muestra en la siguiente figura:

Vean es te gif animado de la fisión binaria:

Y los primeros 2' 30'' de este video tutorial de la amitosis en un cultivo de bacterias. CG4d "Se comunica en una segunda lengua en situaciones cotidianas."


 




La mitosis evolucionó hace más de 1,500 millones de años como un proceso de los organismos eucarióticos, los cuales poseen sus información genética en juegos de varios cromosomas que según la especie contienen desde dos cromosomas hasta cientos de ellos. Por ello, el mecanismo para repartir a cada célula hija una copia de cada cromosoma del juego de la especie (en nuestro caso, 23 diferentes) es más complejo. Pero también da origen a dos células hijas genéticamente idénticas.

Sólo hablaremos de la variante abierta de la mitosis y no de la cerrada y la parcialmente abierta.


Así, para su estudio, la Mitosis suele divide en las siguientes fases:

1. Profase (pro- = inicio)
2. Metafase (meta- = en medio)
3. Anafase (ana- = separar)
4. Telofase (telo- = fin)

En la profase inicia la mitosis con los siguientes eventos. A veces los últimos dos eventos se distinguen como una fase distinta de la mitosis, la Prometafase. Lo cual sólo es una cuestión de palabras, una convención:

• La cromatina se condensa (enrolla) y conforma a los cromosomas que empiezan a verse como hilos largos que se engruesan y acortan.
• Cada par de centriolos se desplaza hacia un polo de la célula.
• Los elementos del citoesqueleto se ensamblan como Huso Acromático, bajo la influencia de los centriolos.
• La Envoltura Nuclear se disgrega mezclándose el nucleoplasma con el citosol.

La metafase se alcanza cuando ocurre lo siguiente:

• El huso acromático queda completamente armado y con los centriolos en los polos.
• Los cromosomas a través de sus cinetocoros son colocados por los microtúbulos en la parte media de la célula.

Luego durante la anafase: 

• Se rompe la región centromérica (centr- = centro y mer- = parte) de los cromosomas metafásicos (que están duplicados)
• Así, cada cinetocoro (cinet- = movimiento t cor- del inglés core = centro), jala a su cromátida hacia polos opuestos.

Una vez que las cromátidas de cada cromosoma llegan a polos opuestos, ocurre la telofase que consiste en los eventos opuestos de la profase:

• Los cromosomas (en realidad las cromátidas) se descondensan (desenrollan) y empiezan a verse como hilos largos que se adelgazan y alargan.
• Los centriolos permanecen en los polos.
• Los elementos del Huso Acromático se desarman y conforman el citoesqueleto normal de la célula.
• La Envoltura Nuclear vuelve a formarse alrededor de los cromosomas de cada polo mientras se convierten en cromatina. 

 
Finalmente se inicia en la mayoría de las células la citocinesis (cito- = célula, cine- = movimiento y -sis = proceso) . En la citocinesis un anillo de proteínas motoras debajo de la membrana plasmática colocado por el huso forma una "cintura" como si se apretase un cinturón y termina por repartir el citoplasma entre dos células hijas.

La mitosis es un proceso continuo lo dividimos en fases para describirla mejor.

Células en Mitosis bajo el microscopio. Verde = microtúbulos del huso. blanco = ADN

La Meiosis, en cambio, coevolucionó junto con la singamia (la unión de gametos) cuando algunos linajes de protistas unicelulares desarrollaron ciclos de vida con alternancia de generaciones. 


De modo que una generación haploide (con 1 juego de genes) daba origen a una generación diploide (con 2 juegos) por medio de la fusión de sendas células. 

Luego, el organismo unicelular diploide (en nosotros sería nuestra primera célula, el cigoto) da origen a 4 organismos unicelulares haploides ( hapl- = simple = 1, plo- = multiplicación y -oide = parecido a...) mediante una división celular consistente en dos mitosis modificadas en serie sin la duplicación del ADN entre ellas. 

Esas dos divisiones disminuyen el número de juegos de cromosomas de nuevo a uno sólo. De ahí deriva el  nombre de la meiosis, dado que es el proceso que disminuye el número de juegos de cromosomas de 2 a 1, del estado diploide 2n al haploide n, (di- = 2, plo- = multiplicado por...  y -oide = apariencia)

La importancia biológica de la meiosis deriva del intercambio de cromátidas que ocurre durante la profase 1. Al aparearse los cromosomas homólogos se entrecruzan segmentos equivalentes entre las cromátidas provenientes de ambos progenitores. Lo cual forma cromosomas con nuevas combinaciones de genes a partir de las variantes de los genes del padre y de la madre. Así las cuatro células hijas generadas por la meiosis son genéticamente distintas. (aprendan esto muy bien, lo usaremos en biología 2, en genética y evolución)

La Meiosis, en consecuencia, se divide para su estudio en dos divisiones meióticas (mitosis modificadas) separadas por una interfase meiótica que duplica centriolos, pero no ADN. A saber:

• Primera División Meiótica
• Profase 1
• Metafase 1
• Anafase 1
• Telofase 1
• Interfase Meiótica
• Segunda División Meiótica
• Profase 2
• Metafase 2
• Anafase 2
• Telofase 2

Ahora vean este gif de la meiosis completa:

CG2. La ciencia no excluye al arte. Espero puedan apreciar la belleza de esta obra que representa una porción de sendas células en contacto. Los componentes se muestran a escala.

Flujo de Información

Por M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión 3.22
Última modificación: 19/04/2019

Las células son sistemas abiertos que intercambian masa y energía con su entorno. Los sistemas abiertos en estado estacionario tienen la propiedad intrínseca de alejarse del equilibrio termodinámico desplazando hacia su periferia al desorden (entropía) que se genera en cada proceso que ocurre en su interior.

Las células a lo largo de su evolución han adquirido la información que les permite aumentar su orden interno a costa de desordenar su medio. La Vida es la expresión de dicha información que se almacena y se transfiere de unas moléculas a otras.


La información genética se almacena a largo plazo en el Ácido Desoxirribonucleico (ADN) y consiste en las instrucciones para construir las macromoléculas que participan en casi todos los procesos celulares, los diversos tipos de ARN y las Proteínas.

La secuencia de pares de bases del ADN almacena también la información de cuándo, cuánto, dónde y en respuesta a qué circunstancias del entorno se deben producir las decenas de miles de especies diferentes de proteínas que cada célula requiere para vivir.



Las proteínas se asocian por complementaridad de superficies determinando los procesos celulares. Formando complejas redes de interacciones que terminan construyendo a los organismos y su fenotipo.

Vean por ejemplo el primer mapa de interacciones entre las proteínas humanas (http://www.mdc-berlin.de/en/news/2008/20080910-erwin_schr_dinger_prize_2008_goes_to_resea/).

Cada punto es una proteína y cada línea es una asociación. El estudio encontró 3200 asociaciones entre 1700 proteínas, sólo una pequeña fracción de las proteínas humanas:

El fluir normal de la información sigue el siguiente esquema:

El ADN almacena información usando 4 "letras químicas" que son las bases nitogenadas G (guanina), A (adenina), C (citosina) y T (timina) de sus nucleótidos.  El ADN es una doble hélice hecha de pares de bases de nucleótidos A=T y G=C que unen sendas cadenas de nucleótidos mediante enlaces fosfodiéster:

El ADN tiene dos cadenas complementarias de nucleótidos que son moldes recíprocos: La cadena sentido en dirección 5' ---> 3' y la cadena antisentido en dirección opuesta 3' ---> 5'.

La síntesis de una cadena de ADN requiere una cadena molde y los 4 nucleótidos activados, es decir en forma de: dGTP, dATP, dCTP y dTTP. La adición de cada nucléotido sólo ocurre en el extremo 3' de cada cadena.

 

Toda célula procede de otra célula progenitora y recibe de ella su información genética. Así pues, antes de cada división celular ocurre la Replicación del ADN. Las dos cadenas del ADN se separan y sirven de molde para rehacer las cadenas complementarias:

La G empareja a la C, la A a la T y viceversa:

                                                 5'TATgCgTAAAgCTTC3'

                                                 __________3'TTCgAAg5'

                                     --->
5'TATgCgTAAAgCTTC3'

3'ATACgCATTTCgAAg5'

                                    --->

                                                5'TATgC3'____________

                                                3'ATACgCATTTCgAAg5'

Así se forman dos moléculas idénticas a la original aunque cada una de ellas tiene una cadena vieja y otra nueva (replicación es semiconservativa). De ese modo cada célula hija tendrá la información para fabricar las macromoléculas necesarias para funcionar.

Cuando la célula requiere de una proteína o de un ARN funcional, entonces copia el gen correspondiente, pero usando un "alfabeto" distinto. En vez de GACT del ADN usa GACU del ARN. 

El proceso se llama transcripción del ADN porque se escribe la misma información, pero usando un conjunto de "signos" un poco distinto. En vez de T se usa U.

Como puedes ver en la imagen de arriba, la cadena antisentido es el molde para elaborar el ARN que crece por su extremo 3'. 

Copia a un procesador de textos la siguiente molécula de ADN y debajo de la cadena antisentido escribe la secuencia de ribonucleótidos de unidos durante la transcripción del ADN. Luego envíame tu ejercicio a mi correo electrónico. 

Escribo 4 nucleótidos de ejemplo y el símbolo de la guanina con "ge minúscula" para no confundir con la C de la citosina.

Muestro la cadena sentido en naranja, la cadena antisentido en verde y el ARN en azul.

5'TATgCgTAAAgCTTCgCTACgATCCgTAgCUCgACCATCgA3'

3'ATACgCATTTCgAAgCgATgCTAggCATCGAgCTggTAGCT5'

5'UAUg...

En las células, muchas de las moléculas de ARN fabricadas son de ARNr que se ensamblan con decenas de proteínas para constituir los ribosomas (las "máquinas" que fabrican proteínas) catalizando la formación del enlace peptídico, otras son de ARNt (de transferencia) cuya función es transportar cada uno de los 20 tipos de aminoácidos proteícos al ribosoma.

Las moléculas ARN mencionadas antes se llaman no codificantes (nc) porque no dirigen la síntesis de proteinas como el ARNm (m = mensajero. Recientemente se han descubierto muchas moléculas de ARNnc distintas que participan en la regulación de distintas fases del flujo de información y también en la defensa antiviral de las células.

La mayoría de las moléculas de ARN parecen pertenecer a la clase codificante, el ARNm. Estos, son una especie de "planos" de las proteínas que contienen el nombre (o codón) de cada uno de los aminoácidos que deben de ser unidos para fabricar los miles de proteínas que requiere una célula para funcionar.

En el ARNm se encuentra codificada la secuencia de aminoácidos que debe unir el ribosoma como una serie de tripletes de nucleótidos llamados codones. Hay 64 codones posibles y sólo 20 aminoácidos proteicos. Así que hay codones sinónimos para casi todos los aminoácidos. 

Por ejemplo: el codón GGG = glicina, GGU = glicina y UUU = fenilalanina o UUC = fenilalanina. 


El esquema que contiene todos los codones y su equivalencia se llama código genético que es prácticamente Universal. En el esquema se especifican en círculos concéntricos la primera "letra": G, A, C o U; la segunda: G, A, C o U, la tercera "letra" de cada codón (también G, A, C o U) y el aminoácido que codifica. 

En el esquema circular mostrado abajo, los codones se muestran radialmente desde el centro hacia afuera. Los aminoácidos se escriben con su  símbolo de 3 letras. Los colores muestran el tipo de aminoácido:

Por ejemplo:

Ahora, traduce el pequeño trozo de ARN que simula ser un ARNm. Cópialo al procesador. Usa el código genético. Busca el codón de inicio y a partir de ese triplete coloca el símbolo de tres letras del aminoácido correspondiente. Precisamente como se muestra en la figura de arriba. Luego envía el ejercicio junto con el anterior a mi correo.



5'UAACGAUgUUAgCggUgAUgUggCUAUggggCUAUUAAG3'
Proteína:


Ahora, vean los videos siguientes. Fíjense en las imágenes. No importa si no entienden inglés:




Enrollamiento del ADN en carretes de histonas y en los demás niveles hasta formar un cromosoma condensado de la mitosis. La segunda parte se refiere a la replicación del ADN.





Replicación: ADN --> 2ADN









Transcripción: ADN ---> ARN



Este otro video con subtítulos sobre transcripción:



Un tercer video sobre transcripción:







Otro video sobre la traducción o síntesis de proteína:

Vías Metabólicas

Por Redactar.
Versión 0.3
Última actualización 29/05/2016


Vean por mientras:

La Presentación "Introducción al Metabolismo"

Introducción al Metabolismo from govearraf

Y los videos

La Respiración Celular Aerobia y la Fotosíntesis Oxigénica







Noten que tanto la mitocondria como el cloroplasto fabrican ATP. La mitocondria lo exporta para impulsar los procesos celulares y el Cloroplasto sólo lo produce para sí mismo e impulsar la elaboración de carbohidratos.

Vean el siguiente video que explica el modo en que ocurre la fosforilación del ADP.







contador de visitas web

Transporte de Sustancias

Las células son sistemas termodinámicamente abiertos

Por M en C Rafael Govea Villaseñor
Versión 3.0 
Última modificación: 2020-03-24



Las células son sistemas termodinámicamente abiertos, es decir, son sistemas que intercambian materia, energía e información con su entorno. La mayor parte del tiempo están en un estado estacionario en el cual la cantidad de masa y energía que entra a la célula equivale a la cantidad de masa y energía que sale. Los flujos de masa y energía no son continuos, sino discretos.

Los sistemas abiertos en estado estacionario tienen la propiedad intrínseca de autorregularse y defenderse contra las perturbaciones discretas de su medio. Para lograr defenderse de las perturbaciones continuas, los sistemas deben, además, controlar la entrada y salida de sustancias.

Debido a que las células transforman la materia, la energía y la información asociada a éstas. Requieren controlar qué sustancias entran y cuáles salen en cada momento de su existencia. Esta función de controlar el transporte de sustancias es la principal de todas las funciones realizadas por la membrana plasmática.

Como recordarán, la Membrana Plasmática es la frontera que separa el interior celular del exterior. Por un lado aísla, por el otro, comunica.

La membrana celular evita que unas sustancias la atraviesen y permite que otras lo hagan. ¿Cuáles?

Hay varios tipos de Transporte de Sustancias a través de Membrana de acuerdo a la mecánica del proceso y la fuente de energía que impulsa el paso de las sustancias, a saber:

• Transporte Molécula a Molécula
• Transporte Pasivo
• Difusión Simple
• Difusión Facilitada
• Ósmosis
• Transporte Activo
• T.A. Primario
• T.A. Secundario
• Transporte Masivo
• Exocitosis
• Endocitosis
• Fagocitosis
• Pinocitosis
• Endocitosis Mediada por Receptor

Tipos de Transporte de sustancias a través de la Membrana.

Tipos de Transporte a través de Membrana
El Transporte de sustancias a través de la membrana lo clasificamos de acuerdo a la mecánica de paso ¿cuántas moléculas pasan en cada evento de transporte? Si cruzan la membrana de una molécula por vez, entonces decimos que es Transporte Molécula a Molécula. En cambio si en cada evento de paso son muchas las moléculas que son transportadas, hablamos de Transporte Masivo.


El transporte molécula a molécula es el mecanismo más antiguo y universal de transporte. Las primeras células intercambiaban sustancias con su entorno de ésta manera. Incluso, los probiontes (las entidades precursoras de las primeras células) fueron capaces de meter y sacar sustancias de sí, de éste modo. 

Noten cómo moléculas atraviesan la bicapa de lípidos

Recalco, todas las células transportan sustancias por transporte molécula a molécula.


En contraste, el Transporte Masivo, es un proceso adquirido a través de la evolución de las células. Este transporte es una innovación evolutiva de primer orden. Es probable que haya implicado el propio surgimiento del tipo celular eucariótico. En algún momento hace 2000 ó 1500 millones de años, al surgir la Célula eucariótica, esa célula, también fue capaz de meter y sacar simultáneamente muchas moléculas. Por ello el transporte masivo es exclusivo de las células eucarióticas.

¡El transporte Masivo puede meter,células enteras!

Tipos de Transporte Molécula a Molécula
El transporte pasivo es el paso de sustancias siguiendo su Gradiente de Concentración y/o eléctrico a través de la membrana sin gastar energía de la célula. Cómo recordarás todos los procesos que ocurren, pasan de un estado A de mayor energía a otro estado B de menor energía. Así, gracias al hecho de que una sustancia está a mayor concentración en un compartimiento que en otro es que posee más energía en el primer compartimiento que en segundo.

Noten que las moléculas se desplazan de donde hay más a donde hay menos de ellas.

Cuando las moléculas atraviesan la membrana sin más energía que la propia debida a su gradiente de concentración (y/o eléctrico), desde el compartimiento de mayor concentración al de menor, hablamos de Transporte Pasivo. Clasificamos diversos modos de transporte pasivo de acuerdo a la participación de la membrana en el transporte:

Si las moléculas son pequeñas e hidrofóbicas (O2, CO2, NO, etc.) y cruzan la doble capa de lípidos de la membrana, precisamente por entre las moléculas lipídicas y siguiendo su gradiente de concentración hablamos de Difusión Simple.

Noten como la molécula atraviesa la bicapa ella sola

Si las moléculas son más grandes que el agua o tienen cargas eléctricas (PMOs o biopolímeros) no pueden cruzar por si mismas la barrera de la bicapa lipídica. Así que para lograr atravesar la membrana siguiendo su gradiente de concentración (o electroquímico), requieren de la presencia de una proteína que les permita el paso. Es, entonces, que hablamos de Difusión Facilitada.

Noten cuáles moléculas atraviesan solas. Las demás necesitan la ayuda de proteínas de membrana.

Esto tiene como consecuencia que el paso de sustancias a través de la membrana es selectivo. Una célula sólo puede transportar la sustancia X, si y sólo sí, posee la información para producir el transportador de dicha sustancia X.  Y también es saturable, es decir, el transportador tiene una velocidad máxima de trabajo.

En caso de carecer del gen de ese transportador o el gen está dañado, la célula no podrá meter o sacar la sustancia X. Por ejemplo, en la Fibrosis Quística el gen CFTR saca iones cloruro Cl- a la luz de las vías aéreas permitiendo que se hidrate el moco y se remover hacia el tubo digestivo. 

CFTR mutado no saca iones cloruro, se deshidrata el moco y se queda allí junto con las bacterias ya había atrapado. De allí las infecciones constantes de estos pacientes.

 Finalmente, un caso especial. Debido a que la membrana es básicamente impermeable a sustancias disueltas tales como proteínas, ácidos nucleicos y la mayoría de las pequeñas moléculas orgánicas; pero si es permeable al agua (H2O); a baja velocidad si difunde simplemente o a alta velocidad si la membrana tiene acuaporinas. Entonces, el agua puede difundir de un lado a otro de la membrana siguiendo su gradiente de concentración. 

Añadir leyenda

Es decir, desde el compartimiento que tiene menos moléculas disueltas (diluido) hacia el compartimiento que tiene más moléculas disueltas (concentrado). Este paso del agua desde el compartimiento diluido al concentrado se llama Ósmosis y es muy importante en la vida de las células.

El agua desde la solución diluida atraviesa la membrana semipermeable y empuja el nivel de la solución concentrada.

Ahora bien, cuando el transporte de sustancias ocurre en dirección contraria al gradiente concentración (o electroquímico si la molécula en cuestión es un ion) hablamos de Transporte activo. Este transporte es posible gracias a que la célula utiliza energía propia para impulsar a las moléculas desde el compartimiento con menor concentración al compartimiento con mayor [contra-gradiente]. De allí, el adjetivo activo dado al transporte.

La ATPasa rompe un ATP. La energía liberada permite pasar moléculas del lado diluido al concentrado.

Normalmente la célula gasta ATP que destruye una proteína membranal (llamada bomba) para liberar la energía y así mover a las moléculas transportadas. Si la proteína transportadora usa ATP o p+ se habla de Transporte Activo Primario. Por ejemplo, la bomba de Na+/K+ destruye el ATP en ADP + Pi + energía que usa para sacar 3 iones Na+ y meter 2 iones K+.

En cambio, si el transportador proteico insertado en la membrana acopla la entrada o salida de una sustancia previamente bombeada activamente al transporte de una segunda sustancia contra su gradiente, hablamos de Transporte Activo Secundario. Por ejemplo el transportador del ion Ca2+. Él cual deja meter al ion Na+ y usa esa energía para sacar el ion Ca2+ hasta mantener el calcio más de 100 veces más concentrado afuera de la célula que dentro.

Por otro lado, podemos clasificar a los tipos de transporte molécula a molécula de acuerdo a la dirección y número de sustancias transportadas en los tipos de Transporte...

• Uniporte. Cuando sólo se conduce 1 sola sustancia.
• Cotransporte. En caso de ser más de una sustancia transportada.
• Simporte. Si ambas sustancias se desplazan en la misma dirección
• Antiporte. Cuando una sustancia entra y la otra sale.
  

Ahora compara las descripciones del cuadro de arriba con su representación de la figura de abajo:

Tipos de Transporte Masivo
El transporte masivo de sustancias a través de la membrana surgió con la conducta predadora y la capacidad de formar y desprender bolsas membranosas de la misma membrana plasmática -así como fusionarlas con ésta. El transporte masivo siempre es un transporte activo que requiere energía celular, principalmente ATP o GTP.


De acuerdo a la dirección del transporte clasificamos al transporte masivo en Endocitosis (de endo- = dentro, cito- = célula y -sis = proceso) y Exocitosis (de exo- = afuera) como los procesos de transporte masivo de sustancias al interior de la célula y al exterior, respectivamente.

Cuando son transportadas células o partículas sólidas al interior celular se habla de Fagocitosis (de fago- = comer), es decir, proceso de comer células.

Cómo este linfocito fagocitando bacterias.

Cuando se introduce el líquido circundante hablamos de Pinocitosis (de pino- = beber), es decir, el proceso de beber. 

Cuando las sustancias que se introducen a la célula requieren ser reconocidas por una proteína receptora de la membrana plasmática hablamos de Endocitosis Mediada por Receptor. Muchos virus usan proteínas de la membrana celular para fijarse en ella y luego ser endocitados. El virus SARS-CoV-2 reesponsable de la actual pandemia de COVID-19 se fija sobre la proteína angiotensina 2 (ACE-2).

Compara los tres tipos de endocitosis:

Ahora, vean los siguientes videos:



Difusión Facilitada






Transporte Activo






Transporte Masivo






Exocitosis





Endocitosis
Fagocitosis





Vean como un protista ciliado Paramecium usa sus miles de undulipodios (cilios) para formar corrientes que arrastras células de levadura que engloba en endosomas:




















* Imagen de http://www.pagina12.com.ar/diario/ciencia/19-228725-2013-09-11.html