Transporte Celular: Pasivo y Activo

Transporte Pasivo

El transporte pasivo es un proceso de difusión que ocurre sin gasto de energía, ya que las moléculas se mueven espontáneamente a lo largo de su gradiente de concentración, desde áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración. Existen dos formas principales:

Difusión Simple

Ocurre a través de la membrana lipídica, permitiendo el paso de moléculas no polares (como oxígeno, hidrógeno, nitrógeno, benceno, éter, cloroformo) y moléculas polares sin carga (como agua, CO₂, urea, etanol, etc.). Estas moléculas son pequeñas.

Difusión Facilitada

Implica el transporte de iones y moléculas polares más grandes, como glucosa y aminoácidos, que no pueden atravesar la bicapa lipídica. Este proceso se realiza mediante proteínas transmembrana, que pueden ser canales o transportadoras específicas.

• Las proteínas de canal forman poros que permiten el paso de iones con tamaño y carga adecuada. Algunos canales se abren en respuesta a uniones con un ligando, denominados canales regulados por un ligando. Otros canales se abren en respuesta a cambios de potencial, conocidos como canales regulados por voltaje, responsables de la excitabilidad eléctrica en células nerviosas y musculares.
• Las proteínas transportadoras específicas, también llamadas permeasas o carriers, se unen a la molécula a transportar, experimentando un cambio de forma que permite el paso de la molécula a través de la membrana.

Transporte Activo

Realizado en contra del gradiente y con consumo de energía (ATP). Condiciones imprescindibles:

• Proteínas transportadoras llamadas bombas.
• Consumo de energía, generalmente proveniente de la hidrólisis del ATP producido en las mitocondrias.

Ejemplo: Bomba de Na⁺ – K⁺, presente en la mayoría de las células animales. Función: Mantiene altas concentraciones de K⁺ y bajas concentraciones de Na⁺ dentro de la célula mediante la bomba, que simultáneamente bombea Na⁺ hacia el exterior y K⁺ hacia el interior, con el gasto de ATP.

Transporte de Macromoléculas (Endocitosis y Exocitosis)

Las células intercambian macromoléculas y partículas con el medio.

Endocitosis

Proceso de fijación e ingestión de macromoléculas. Involucra la invaginación de una región de la membrana, estrangulándose para formar una nueva vesícula intracelular. Dos tipos:

• Pinocitosis: Toma de pequeñas gotas de líquidos extracelulares.
• Fagocitosis: Caso especial, ingestión de partículas grandes. Presente en protozoos y ciertos leucocitos, como macrófagos. Requiere receptores específicos en la superficie celular para las sustancias a englobar.

Exocitosis

Fusión de vesículas intracelulares con la membrana plasmática. Liberación de contenido al medio extracelular. Equilibrio continuo entre exocitosis y endocitosis que asegura el volumen celular. La membrana de las vesículas secretoras se recupera por endocitosis después de fusionarse con la membrana plasmática.

Retículo Endoplasmático: Estructura y Funciones

El retículo endoplasmático (RE) es una red de sáculos y tubos aplastados que atraviesa el citoplasma celular. Se distinguen dos tipos de RE según la presencia de ribosomas en su membrana:

Retículo Endoplasmático Rugoso (REr)

Recubierto de ribosomas en la parte externa. Desarrollado en células secretoras.

Funciones:

• Síntesis de proteínas: Ribosomas unidos al REr sintetizan proteínas transferidas al interior del REr. Proteínas transmembrana se integran en la membrana del REr. Proteínas solubles en agua son llevadas al interior del REr.
• Glicosilación de Proteínas: Incorporación de hidratos de carbono a proteínas, función vital del REr y el aparato de Golgi. La mayoría de las proteínas sintetizadas en el REr son glicosiladas.

Retículo Endoplasmático Liso (REl)

Carece de ribosomas en su membrana.

Funciones:

• Síntesis de fosfolípidos y colesterol para la formación de nuevas membranas celulares.
• Participa en procesos de detoxificación, transformando sustancias tóxicas liposolubles en formas hidrosolubles para su eliminación.

El RE constituye un sistema intracelular vital para la síntesis, modificación y transporte de proteínas, así como para la producción de componentes esenciales de las membranas celulares y la detoxificación de sustancias nocivas.

Aparato de Golgi: Estructura y Funciones

El Aparato de Golgi, se compone de grupos de cisternas aplanadas y apiladas denominadas dictiosomas. Cada dictiosoma contiene de cuatro a seis cisternas rodeadas por pequeñas vesículas. Se distinguen dos caras en un dictiosoma: la cara de entrada (región cis) y la de salida (región trans).

Función:

• Procesos de Secreción y Reciclaje de la Membrana Plasmática: Las proteínas destinadas a la secreción son sintetizadas en el RE y transportadas al Golgi. Vesículas de secreción emergen del Golgi y se fusionan con la membrana plasmática, liberando su contenido al exterior por exocitosis. Este proceso contribuye al reciclaje de la membrana plasmática durante la endocitosis.
• Glicosilación (Incorporación de Cadenas de Oligosacáridos): Ocurre la glicosilación de proteínas y lípidos.
• Formación de Lisosomas.
• Formación de Vacuolas en Células Vegetales.
• Síntesis de Celulosa y Otros Polisacáridos en la Pared Celular.

Respiración Celular

La respiración celular consiste en la degradación de la glucosa para formar CO₂ y H₂O e incluye varios procesos diferentes que se desarrollan en el citosol y en la mitocondria. En la respiración celular se consume oxígeno (O₂), por lo que también se conoce como respiración aerobia. Los procesos que forman parte de la respiración celular son: la glucólisis, el ciclo de Krebs, el transporte de electrones y la fosforilación oxidativa.

Ciclo de Krebs

Se lleva a cabo en el espacio interno de la mitocondria (matriz) una vez que el ácido pirúvico procedente de la glucólisis es transformado en acetil-coenzima A. Esta etapa constituye un proceso de oxidación que produce CO₂ y genera coenzimas reducidas, como el NADH.

Transporte de Electrones

Tiene lugar en la cadena respiratoria de la membrana interna de la mitocondria, que es un conjunto de complejos proteicos que transfieren electrones desde las coenzimas reducidas hasta su último aceptor, que es el oxígeno molecular (O₂), para formar H₂O.

Fosforilación Oxidativa

Se aprovecha la energía liberada en la cadena respiratoria para producir ATP a partir de ADP y fosfato.

Fermentaciones

Las fermentaciones son procesos catabólicos anaerobios en los que las moléculas de glucosa se oxidan parcialmente, ya que no utilizan oxígeno como aceptor final de los electrones, y liberan, por lo tanto, menor cantidad de energía. Tienen lugar en el citosol y las más importantes son la fermentación láctica y la fermentación alcohólica:

Fermentación Láctica

La llevan a cabo las células musculares, cuando disponen de poco oxígeno, y las bacterias de la leche. En este proceso, el ácido pirúvico procedente de la glucólisis se transforma directamente en ácido láctico.

Fermentación Alcohólica

La realizan las levaduras, que son hongos unicelulares que transforman la glucosa en etanol. En este tipo de fermentación, el ácido pirúvico procedente de la glucólisis pierde una molécula de CO₂, y se transforma en acetaldehído (etanal), molécula que se transforma en etanol en una segunda reacción.

Biosíntesis de Ácidos Nucleicos

Hemos visto que corresponde a los procesos de replicación del ADN y de transcripción genética o síntesis de ARN. En las células eucariotas, estos procesos tienen lugar en el núcleo y en los orgánulos que tienen su propio ADN, que son las mitocondrias y los cloroplastos, mientras que en las células procariotas suceden en el citoplasma.

Biosíntesis de Proteínas o Traducción Genética

Como ya hemos visto se lleva a cabo en los ribosomas de las células procariotas y eucariotas. Recuerda que en eucariotas, los ribosomas pueden estar en el citosol o asociados a la membrana del retículo endoplasmático rugoso, en el que ingresan las proteínas sintetizadas.

Biosíntesis de los Aminoácidos

Tiene lugar en los organismos autótrofos y también en los heterótrofos, aunque en este caso, como sucede con los animales, algunos aminoácidos no pueden ser sintetizados y deben ser incluidos en la dieta. Se los conoce como aminoácidos esenciales.

Biosíntesis de Polisacáridos

Como el glucógeno, que permite a las células animales almacenar glucosa sin que ello tenga efecto alguno sobre la concentración interna de solutos y por lo tanto sobre la ósmosis. Se produce en el citosol.

Glucogenogénesis

Es una ruta metabólica que permite obtener glucosa a partir de metabolitos más sencillos, derivados del catabolismo de los aminoácidos. Es un proceso necesario cuando las células carecen de un aporte de glucosa.

Biosíntesis de Ácidos Grasos

Permite almacenar en forma de grasas el exceso de nutrientes suministrados a las células. Tiene lugar en el citosol.

FOTOSÍNTESIS

Proceso anabólico

FASES:

LUMÍNICA:

Membranas tilacoidales, la clorofila se localiza formando fotosistemas

● Fotolisis del agua: Consiste en la rotura de moléculas de agua por acción de la luz, proceso que libera átomos de hidrógeno que son necesarios para las reacciones de la fase siguiente. Como consecuencia de este proceso se liberan moléculas de oxígeno, un subproducto de la fotosíntesis.

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