Difusión facilitada por proteína de canalAlgunas proteínas de membrana forman canales que facilitan el pasaje de sustancias polares o con carga eléctrica. En este ejemplo de difusión facilitada, se muestra un canal específico para el pasaje de un ión. El canal iónico presenta una compuerta que puede abrirse o cerrarse por una variedad de mecanismos. En este caso la apertura del canal depende de la participación de una molécula que actúa como señal.En la difusión facilitada, al igual que en la difusión simple, la sustancia se mueve desde el lado de la membrana en donde se encuentra en mayor concentración hacia el otro lado de la membrana en donde la concentración es menor. Este movimiento a favor de gradiente de concentración es espontáneo y no requiere gasto de energía.

Difusión facilitada por carrierAlgunas proteínas de membrana actúan como carriers o transportadores de sustancias. El carrier engancha a la molécula de un lado de la membrana, cambia su conformación, depositando a la molécula del lado opuesto. En este ejemplo de difusión facilitada, un carrier transportador de glucosa, mueve glucosa siguiendo su gradiente de concentración. El proceso no requiere energía.

Las membranas plasmáticas están implicadas en procesos, como la difusión facilitada, la difusión pasiva y el transporte activo, que permiten el trasporte de moléculas y de iones. Existen otros procesos dinámicos como la endocitosis, exocitosis y transmisión de señales que son funciones específicas de las membranas.

Los sistemas de transporte se describen de acuerdo al número de moléculas desplazadas, a la dirección del movimiento, o al equilibrio generado en dicho movimiento. De esta forma, cuando un sistema mueve un tipo de moléculas en las dos direcciones se denomina uniportador. Cuando se realiza la transferencia de un soluto que depende de la estequiometria simultánea o de la transferencia secuencial de otro soluto el sistema se denomina cotransportador. Al moverse dos moléculas en direcciones opuestas el sistema es antiportador y cuando los solutos se mueven en la misma dirección el sistema se denomina simportador.

Difusión Pasiva: La difusión es el paso de sustancias de un sitio de mayor concentración a uno de menor concentración a favor de gradiente electroquímico. Por difusión pasiva se realiza el paso de gases a través de membrana.

Difusión Facilitada: Este tipo de transporte, se diferencia de la difusión pasiva en que para el paso de iones y moléculas a través de membranas se requiere la presencia de proteínas transportadoras, las cuales son proteínas integrales que actúan formando poros a través de la bicapa lipídica. Estas proteínas presentan algunas características como:

Aceleran la velocidad de difusión sin consumo de energía Permiten el movimiento a direcciones (unipolar) a través de membrana en

ambas Son específicas para una sola molécula o para un solo grupo de moléculas

Un ejemplo de este tipo de transporte, es la movilización de glucosa a través de la membrana del eritrocito. La Figura 2.13 muestra el sistema de transporte (Difusión Facilitada en el Adiposito y la célula Hepática).

Transporte Activo: El proceso de transporte activo, se diferencia de la difusión facilitada en que las moléculas son transportadas en contra del gradiente electroquímico o concentración, para lo cual, se requiere un aporte energético; ésta energía proviene de la hidrólisis del ATP, del movimiento de electrones o de la luz.

 FIGURA 2.13: TRANSPORTE DE GLUCOSA A. POR DIFUSIÓN FACILITADA EN LA CÉLULA ADIPOSA. EN B. DIFUSIÓN SIMPLE POR MENOR CONCENTRACIÓN DE GLUCOSA EN EL INTERIOR DE LA CÉLULA DEBIDO A GLICÓLISIS ACTIVA. EN LOS DOS EJEMPLOS LA INSULINA Y SU RECEPTOR PARTICIPAN EN EL PROCESO.

 Un ejemplo de transporte activo es el sistema de transporte de la bomba sodio-potasio cuya proteína transportadora es la ATPasa de Na+ y K+ que hidroliza una molécula de ATP para transportar hacia afuera 3 Na+ y hacia adentro 2K+, la proteína está presente en las membranas excitables de células musculares y nerviosas.

Este transporte a través de membrana permite mantener un ambiente dinámico que favorece las reacciones bioquímicas que mantienen la vida. De esta manera, la célula adquiere del exterior moléculas combustibles de igual forma expulsa productos tóxicos debido a que la membrana es selectivamente permeable.

DIFUSION

Es el movimiento de las moléculas de una concentración más alta a una más baja; esto

quiere decir que  baja su gradiente de concentración hasta que se logra el equilibrio y

se distribuyen de manera equivalente. Es un proceso físico observable.

Las propiedades químicas y físicas de la membrana plasmática permiten que sólo

ciertos tipos de moléculas puedan entrar y salir de una célula sencillamente por

difusión.

Hay varios factores que modifican la tasa de difusión. Entre ellos figuran la

temperatura, presión, corrientes eléctricas y tamaño de las moléculas.

Es un proceso de transporte pasivo por excelencia, que puede ser simple o mediada.

DIFUSION SIMPLE

Por difusión simple se intercambian sustancias disueltas de muy bajo peso molecular,

cuanto menor tamaño molecular y mayor carácter hidrófobo, mejor difunde una

sustancia a través de la membrana. Es la difusión de agua, gases disueltos o

moléculas liposolubles por la capa doble de fosfolípidos de la membrana

citoplasmática.

 Es el movimiento de las moléculas en el fluido, desde las regiones de alta

concentración hasta las de menor concentración, como es el caso del agua, gases

disueltos (oxigeno, dióxido de carbono) y moléculas liposolubles (alcohol etílico y la

vitamina A) que cruzan la membrana con facilidad.

Un ejemplo de lo anterior sería el de una gota de colorante en un vaso de agua. Con el

tiempo parecerá que la gota se más grande y palidece, y al pasar más tiempo todo al

vaso de agua se tiñe en forma uniforme pero manteniéndose pálido.

DIFUSION FACILITADA

Por difusión mediada o facilitada atraviesan la membrana sustancias que requieren la

mediación de proteínas de membrana que las reconocen específicamente y permiten

su paso sin que lleguen a tomar contacto directo con los lípidos hidrofóbicos. Se puede

transportar un soluto específico desde el interior de la célula al exterior o viceversa,

pero el movimiento neto es siempre desde una región de mayor concentración de

soluto a una de menor concentración. Las proteínas de canal y las proteínas

transportadoras facilitan la difusión por diferentes mecanismos.

  Las proteínas implicadas en la difusión mediada son largas cadenas polipeptídicas y

pueden ser de dos clases, proteínas transportadoras y proteínas de canal.

  La difusión mediada por permeasas implica la unión específica de la sustancia a la

proteína en una cara de la membrana.

  La difusión mediada por proteínas de canal éstas no se unen a la sustancia. Permiten

principalmente el paso de iones a mucha mayor velocidad que las permeasas.

La apertura y cierre de estos canales puede estar regulada de varias formas:

  Regulación por unión con ligandos, sustancias como mensajeros químicos

extracelulares (hormonas y neurotransmisores), o intracelulares (iones, nucleótidos).

  Regulación por cambios de voltaje, es decir, al modificarse la diferencia de potencial que

normalmente existe en la membrana, que recibe el nombre de potencial de membrana.

Un cambio de polaridad en un punto de la membrana modifica la estructura del canal y

se abre.

  Regulación mecánica, como consecuencia de una estimulación mecánica directa sobre

la membrana.

Transporte Grueso

Algunas sustancias más grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos de transporte grueso:

Endocitosis: es el proceso mediante el cual la sustancia es transportada al interior de la célula a través de la membrana. Se conocen tres tipos de endocitosis:

1. Fagocitosis: en este proceso, la célula crea una proyecciones de la membrana y el citosol llamadas pseudopodos que rodean la partícula sólida. Una vez rodeada, los pseudopodos se fusionan formando una vesícula alrededor de la partícula llamada vesícula fagocítica o fagosoma. El material sólido dentro de la vesícula es seguidamente digerido por enzimas liberadas por los lisosomas. Los glóbulos blancos constituyen el ejemplo más notable de células que fagocitan bacterias y otras sustancias extrañas como mecanismo de defensa

2. Pinocitosis: en este proceso, la sustancia a transportar es una gotita o vesícula de líquido extracelular. En este caso, no se forman pseudópodos, sino que la membrana se repliega creando una vesícula pinocítica. Una vez que el contenido de la vesícula ha sido procesado, la membrana de la vesícula vuelve a la superficie de la célula.De esta forma hay un tráfico constante de membranas entre la superficie de la célula y su interior.

3. Endocitosis mediada por receptor: este es un proceso similar a la pinocitosis, con la salvedad que la invaginación de la membrana sólo

tiene lugar cuando una determinada molécula, llamada ligando, se une al receptor existente en la membrana. Una vez formada la vesícula endocítica está se une a otras vesículas para formar una estructura mayor llamada endosoma. Dentro del endosoma se produce la separación del ligando y del receptor: Los receptores son separados y devueltos a la membrana, mientras que el ligando se fusiona con un lisosoma siendo digerido por las enzimas de este último. 

Captación de la LDL(lipoproteína que contiene ésteres de colesterol)  cita bibliográfica.

Aunque este mecanismo es muy específico, a veces moléculas extrañas utilizan los receptores para penetrar en el interior de la célula. Así, el HIV (virus de la inmunodeficiencia adquirida) entra en las células de los linfocitos uniéndose a unas glicoproteínas llamadas CD4 que están presentes en la membrana de los mismos

Hoy se conoce que además del CD4 es necesaria la presencia de un segundo receptor: el CCR5 . La ausencia de este receptor o su alteración impide la entrada del HIV a la célula, la mutación en el gen del CCR5 es de carácter recesivo.

Las vesículas endocíticas se originan en áreas específicas de la membrana:

Los "hoyos recubiertos" ("coated pits") son invaginaciones de la membrana donde se encuentran los receptoresExocitosis Durante la exocitosis, la membrana de la vesícula secretora se fusiona con la membrana celular liberando el contenido de la misma. Por este mecanismo las células liberan hormonas (p.ej. la insulína), enzimas (p.ej. las enzimas digestivas) o neurotransmisores imprescindibles para la transmisión nerviosa.

EXOCITOSIS: Es el movimiento o salida de materiales (Transporte Activo) hacia afuera de una célula mediante el empaquetamiento del material en un saco membranoso que se mueve hacia la superficie celular, la cual se fusiona con la membrana y se abre hacia el exterior, permitiendo que su contenido se difunda hacia afuera. Las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido al exterior. Para ello, la Célula debe gastar energía o ATP debido a que es un transporte Activo y se lo encuentra dentro de las funciones de Nutrición Celular.