Mecanismos de transporte pasivo
La característica principal del transporte pasivo radica en que la célula no gasta energía para mover las moléculas. Las sustancias siempre se desplazan desde el área de alta concentración hacia el área de baja concentración (a lo largo del gradiente de concentración).
Se distinguen dos vías principales de transporte pasivo:
- Difusión simple. Las sustancias atraviesan directamente la bicapa lipídica de la membrana celular. De esta manera se transportan los gases: oxígeno ($O_2$) y dióxido de carbono ($CO_2$).
- Transporte a través de canales de membrana. Se realiza mediante proteínas formadoras de canales especiales. Esta vía es necesaria para el movimiento de iones, por ejemplo, sodio ($Na^+$) y potasio ($K^+$).
Ósmosis y osmorregulación
La ósmosis representa un tipo específico de difusión en el cual, a través de una membrana semipermeable, se mueven exclusivamente moléculas de agua. La dirección del movimiento está estrictamente determinada: el agua tiende a ir hacia donde la concentración de sustancias disueltas (sales) es mayor, abandonando el área con menor concentración de estas.
Como resultado del paso del agua, comienza a actuar sobre la membrana la presión osmótica, la cual se genera debido a la presencia de soluciones dentro de la célula. Los organismos vivos poseen la capacidad de osmorregulación, es decir, de modificar la concentración de sustancias para controlar la presión:
- En los organismos unicelulares (por ejemplo, las amebas), el exceso de líquido se elimina mediante vacuolas contráctiles.
- En el organismo humano, la osmorregulación es garantizada por un sistema complejo de órganos excretores.
Presión de turgencia de la célula
La turgencia es el estado de tensión de la pared celular que surge bajo la influencia de la presión osmótica.
El grado de tensión de la membrana depende de tres factores clave:
- La presión osmótica interna (es la que «hincha» la célula desde el interior).
- La presión osmótica externa del medio ambiente.
- La elasticidad física de la propia pared celular.
Al perder agua, la turgencia disminuye. Este proceso acompaña invariablemente fenómenos como la deshidratación, el marchitamiento, el envejecimiento y la autólisis (degradación intracelular).
Tipos de soluciones y su efecto en la célula
Dependiendo de la magnitud de la presión osmótica en relación con el medio intracelular, las soluciones se dividen en tres grupos:
- Soluciones isotónicas. Su presión osmótica es igual a la presión dentro de la célula. El volumen de las células colocadas en ellas no cambia. Para el ser humano, la solución fisiológica (isotónica) es la solución de NaCl al 0,9%. En medicina, sirve como base para la administración intravenosa de medicamentos, se utiliza para reponer el volumen sanguíneo en caso de hemorragias y para tratar la deshidratación grave.
- Soluciones hipertónicas. La presión en ellas es mayor que en la célula. El agua se precipita hacia el medio externo. En las plantas, esto provoca plasmólisis (el citoplasma se contrae y se separa de la pared), y los eritrocitos humanos se arrugan. Al colocar una célula vegetal nuevamente en agua, es posible el proceso inverso: deplasmólisis; sin embargo, una plasmólisis prolongada conduce a la muerte. En cirugía, los vendajes de gasa con solución hipertónica se utilizan para limpiar heridas purulentas («retiran» el pus y el líquido hacia sí mismos).
- Soluciones hipotónicas. La presión es menor que la intracelular. El agua penetra en el interior de la célula. Las células vegetales se hinchan (la turgencia aumenta), y los eritrocitos se inflan hasta tal punto que su membrana no resiste y se rompe, produciéndose hemólisis. Es precisamente por esto que la administración intravenosa de tales líquidos es mortalmente peligrosa.
En resumen: respuestas a preguntas sobre el tema
¿Qué vías de transporte pasivo existen además de la difusión simple y los canales iónicos?
Además de la difusión simple y el transporte a través de canales de membrana, pertenecen al transporte pasivo:
- La ósmosis: difusión de moléculas de agua a través de una membrana semipermeable.
- La difusión facilitada: transporte pasivo a lo largo del gradiente a través de permeasas; estas incluyen proteínas de canal y proteínas transportadoras. Si se excluyen los canales por separado, queda el transporte a través de proteínas transportadoras.
Para la farmacocinética, se indica que la difusión facilitada se utiliza predominantemente para sustratos endógenos, y su papel en el transporte de sustancias farmacológicas es insignificante.
¿A través de qué estructuras se produce el transporte de moléculas de agua durante la ósmosis?
El transporte de moléculas de agua durante la ósmosis se realiza a través de una membrana semipermeable.
Las fuentes también indican que el agua pasa a través de canales hídricos especiales en el plasmalema: las acuaporinas. Las acuaporinas son proteínas de membrana que forman canales para el transporte de agua con iones y moléculas disueltas. Para el mecanismo de reabsorción de agua se menciona la proteína transportadora acuaporina 1; en los túbulos colectores, la reabsorción pasiva de agua se lleva a cabo a través de acuaporinas.
¿Cómo se clasifican los canales iónicos de la membrana celular?
Los canales iónicos de la membrana celular se clasifican:
- Por el mecanismo de activación: quimiodependientes/quimiosensibles y dependientes de voltaje.
- En la clasificación general de canales: canales de fuga, regulados por voltaje, regulados por ligando y mecánicamente regulados.
- Por la velocidad de cierre (inactivación): de inactivación rápida y de inactivación lenta.
- Por selectividad: selectivos/específicos y poco selectivos/inespecíficos.
- Por el tipo de iones que permiten el paso: de potasio, de sodio, de calcio y de cloro.
- Asimismo, entre los tipos de canales iónicos se indican los canales de descarga: rápidos y lentos.
Regla de la ósmosis: «El agua siempre va hacia donde está más salado». Y para recordar el efecto de las soluciones: HIPERtónico: deshidrata (extrae agua); HIPOtónico: infla (bombea agua).
Preguntas de clases y exámenes
¿Cuál es la principal diferencia entre el transporte pasivo y el activo?
El transporte pasivo se realiza estrictamente a lo largo del gradiente de concentración (del área de alta a la de baja concentración) y no requiere gasto de energía, a diferencia del activo.
¿Por qué la solución fisiológica es tan importante en medicina?
Es isotónico (NaCl al 0,9%) con respecto al plasma sanguíneo humano, por lo que durante la administración intravenosa las células sanguíneas no se arrugan ni se destruyen. Es la base ideal para las infusiones intravenosas y la reposición de líquidos.
¿Qué le ocurriría a un eritrocito en agua destilada?
El agua destilada es una variante extrema de solución hipotónica. El agua se precipitará masivamente hacia el interior del eritrocito, este se hinchará considerablemente y se romperá (ocurrirá hemólisis).
Qué más repasar sobre el tema
- Estructura y funciones de la bicapa lipídica de la membrana
- Especificidad de las proteínas formadoras de canales para los iones
- El proceso de deplasmólisis y los mecanismos de supervivencia de la célula vegetal
- El papel de las vacuolas contráctiles en los organismos unicelulares
- Fisiología de los órganos excretores en la osmorregulación humana
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