Tema 16. Transporte membranal




A lo largo de esta experiencia educativa, conocerás los principios básicos del transporte de moléculas a través de las membranas biológicas; asimismo, explorarás los diferentes tipos de transporte, desde el pasivo hasta el activo, y entenderás cómo las estructuras membranosas contribuyen en dichos procesos. Finalmente, examinarás los mecanismos que subyacen a este fenómeno y cómo las moléculas interactúan con la membrana para atravesarla.



Componentes de los distintos elementos de la membrana celular

La membrana funciona como un revestimiento, pues se encarga de separar el contenido de la célula de su entorno; en su mayor parte, se conforma de compuestos químicos, como lípidos, proteínas y carbohidratos. Estos interactúan para formar una estructura compleja y dinámica, una especie de barrera selectiva que permite que algunos compuestos entren en la célula, mientras a otros los mantiene afuera. En este sentido, la membrana facilita la comunicación entre el organismo y su medio.

  • Los lípidos están formados principalmente por carbono, hidrógeno y oxígeno; estas moléculas se componen de una cabeza hidrofílica (polar) y dos cadenas hidrofóbicas (no polares), unidas por enlaces no polares. Esta estructura les permite formar una bicapa lipídica en la membrana celular, la cual contiene también fosfolípidos y glicerol esterificado; en conjunto, estos constituyentes producen una barrera impermeable a la mayoría de las sustancias, que regula el paso de iones, moléculas y líquidos.
  • Las proteínas son macromoléculas complejas formadas por cadenas de aminoácidos que se unen mediante enlaces peptídicos. Cada aminoácido contiene un grupo amino (-NH2), un grupo carboxilo (-COOH) unidos a un átomo de carbono central y una cadena lateral única que confiere propiedades químicas y físicas distintas a cada aminoácido. Estas cadenas de aminoácidos se pliegan y organizan en estructuras tridimensionales, las cuales están formadas principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y, ocasionalmente, hierro.

    Estas moléculas se encuentran incrustadas en la bicapa lipídica para que puedan interactuar de manera específica con la capa para desempeñar sus funciones, permitiendo que algunas sustancias entren o salgan de la célula. Las proteínas tienen diversas funciones, algunas actúan como transportadores, facilitando el movimiento de sustancias a través de la membrana, mientras que otras son receptores, ya que permiten que las células respondan a señales químicas externas, es importante mencionar que también, participan en la comunicación celular y transmisión de señales que regulan diversas funciones celulares, actuando como señalizadoras, desencadenando la respuesta celular específicas a estímulos externos.
  • Los carbohidratos están conformados por carbono, hidrógeno y oxígeno, su fórmula química es (CH2O)n, donde "n" representa el número de átomos de carbono en la molécula. Estas moléculas se encuentran en ambas caras de la membrana celular, donde se unen a las proteínas para formar estructuras conocidas como glicocálix, las cuales posibilitan la adhesión celular y la señalización entre células, lo que permite el reconocimiento celular, protección y comunicación. Es importante mencionar que los carbohidratos en la membrana celular también pueden estar unidos a los lípidos para formar glucolípidos y proteínas, a la vez, producir glucoproteínas, lo que añade una capa adicional de complejidad en su función.

De esta manera, lípidos, proteínas y carbohidratos son piezas esenciales de la membrana celular, ya que crean una barrera selectiva indispensable para estos microorganismos. Esta permite que algunas sustancias crucen la membrana, pero a otras las mantiene fuera; además, facilita la comunicación entre la célula y su entorno.


Imagen 1. Componentes de la membrana celular.


Tipos de transporte membranal

Los transportes membranales son una forma común de mover sustancias a través de la membrana celular y se clasifican en dos tipos: activo y pasivo.

  • Transporte activo: es un proceso donde se requiere energía para mover una sustancia a través de la membrana celular. Esta es proporcionada por la hidrólisis de ATP, molécula presente en todas las células. El transporte activo permite absorber sustancias a través de la membrana celular, aun cuando hay una diferencia de concentración entre el interior y el exterior celulares; este proceso representa un costo energético provisto justo por el ATP. El transporte activo generalmente se emplea para mover moléculas grandes y polarizadas, como iones de calcio, a lo largo de la membrana.
  • Transporte pasivo: no requiere de energía para mover sustancias a través de la membrana celular. Esto se debe a que se basa en la diferencia de concentración entre el interior y el exterior de la célula para lograr un flujo de materiales; en otras palabras, el proceso se lleva a cabo gracias a la diferencia de presión entre ambos lados de la membrana. El transporte pasivo se suele utilizar para mover moléculas pequeñas, como el agua, a lo largo de la membrana (Feduchi, Romero, Yáñez y García – Hoz, 2021).

Todos estos mecanismos son importantes para el funcionamiento adecuado de la célula. De esta manera, se puede asegurar que el transporte membranal es un proceso vital para la supervivencia celular, ya que le permite absorber los nutrientes necesarios para su sustento.


Imagen 2. Transporte activo y pasivo de la membrana celular.




Como pudiste observar, el transporte membranal cumple con una función importante en la célula, ya que permite el intercambio tanto de materia como de energía entre los medios interno y externo. Esto se logra a través de la interacción entre proteínas específicas, que actúan como canales, receptores o transportadores. Existen diferentes tipos de transporte, los cuales varían en sus mecanismos y en el tipo de energía que involucran: los transportes activo y pasivo, el transporte mediado por proteínas y el transporte mediado por canales. Todos estos procesos contribuyen al mantenimiento de un ambiente interno adecuado para el sustento celular. El transporte membranal supone, por tanto, un aspecto de gran interés en la biología molecular, así como una herramienta clave para comprender la fisiología celular.


Asegúrate de:

  • Identificar qué es la membrana celular y sus componentes para comprender su funcionamiento.
  • Entender los tipos de transporte de membrana para explicar sus diferencias y aplicaciones bioquímicas.

  • Feduchi, E., Romero, C., Yáñez, E., y García – Hoz, C. (2021). Bioquímica: Conceptos esenciales (3a ed.). México: Médica Panamericana.

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