definición de permeabilidad selectiva

la permeabilidad selectiva es una propiedad de las membranas celulares que solo permite que ciertas moléculas entren o salgan de la célula. Esto es importante para que la célula mantenga su orden interno independientemente de los cambios en el entorno. Por ejemplo, el agua, los iones, la glucosa y el dióxido de carbono pueden necesitar ser importados o exportados de la célula dependiendo de su actividad metabólica., Del mismo modo, las moléculas de señalización pueden necesitar entrar en la célula y las proteínas pueden necesitar ser liberadas en la matriz extracelular. La presencia de una membrana selectivamente permeable permite a la célula ejercer control sobre el cuántico, el tiempo y la velocidad de movimiento de estas moléculas.

El movimiento a través de una membrana selectivamente permeable puede ocurrir activa o pasivamente. Por ejemplo, las moléculas de agua pueden moverse pasivamente a través de pequeños poros en la membrana. Del mismo modo, el dióxido de carbono liberado como un subproducto de la respiración se difunde rápidamente fuera de la célula. Algunas moléculas son transportadas activamente., Por ejemplo, las células en el riñón gastan energía para reabsorber toda la glucosa, aminoácidos y vitaminas del filtrado glomerular incluso contra el gradiente de concentración. El fracaso de este proceso conduce a la presencia de glucosa o los subproductos del metabolismo de las proteínas en la orina; un signo revelador de la diabetes.

estructura de membranas selectivamente permeables

las membranas celulares no se visualizan fácilmente usando microscopios ópticos., Por lo tanto, las hipótesis sobre su existencia solo surgieron a finales del siglo XIX, casi doscientos años después de que se observaran las primeras células. En varios puntos, diferentes modelos han intentado explicar cómo la estructura de la membrana soporta su función. Inicialmente, se suponía que la membrana era una simple capa lipídica que demarcaba el citosol de la región extracelular. Posteriormente, los modelos incluyeron regiones semipermeables en forma de gel en un mar lipídico para explicar el movimiento del agua, pero no las partículas cargadas., A partir de entonces, se propuso la presencia de poros, permitiendo que pequeñas moléculas se movieran libremente.

actualmente se dice que la membrana celular está hecha de una bicapa fosfolípida selectivamente permeable cuyos dominios hidrofílicos se enfrentan a los ambientes acuosos Dentro y fuera de la célula, y los dominios hidrofóbicos se enfrentan entre sí para formar una bicapa. Esta bicapa lipídica está marcada por moléculas de colesterol, glicolípidos y proteínas que están ancladas o atraviesan toda la membrana., Estas proteínas forman canales, poros o puertas para mantener la permeabilidad selectiva de iones, moléculas de señalización y macromoléculas en función de los requisitos de la célula.

La membrana Nuclear tiene una estructura diferente de todas las otras membranas de la célula. Tiene complejos de poros nucleares – complejos multiproteicos similares a una cesta que son libremente permeables al agua, pero que median rigurosamente en el transporte nuclear de macromoléculas., Las importinas y las exportinas son dos clases de proteínas que participan activamente en el transporte nuclear. Ambos son intensivos en energía y cada evento de transporte implica la hidrólisis de un enlace de fosfato de alta energía en un trifosfato de guanosina. La direccionalidad del movimiento también necesita la presencia de una pequeña molécula llamada Ran, que tiene una afinidad diferencial por sus sustratos en función de si está ligada al GTP o al GDP.,

función de permeabilidad selectiva

la permeabilidad selectiva es crucial para crear un entorno claramente diferente dentro de la célula en comparación con la matriz extracelular. Es igualmente relevante en el mantenimiento de la integridad de varios orgánulos dentro de la célula. Cada orgánulo es un pequeño compartimento con una función especializada, que requiere concentraciones óptimas de proteínas, moléculas pequeñas e iones., Por ejemplo, la respiración celular dentro de una mitocondria requiere que las proteínas que ayudan a este proceso se importen selectivamente en el orgánulo, y su química interna no debe verse afectada por los otros procesos metabólicos del citoplasma. Del mismo modo, después de que una neurona transmite una señal electroquímica, necesita recuperarse y regresar a su potencial de reposo para permitir la siguiente ronda de actividad excitatoria. Lo mismo sucede en cada célula del músculo cardíaco cada vez que el corazón late., Estos cambios rápidos y a gran escala en las propiedades electroquímicas de estas células son necesarios para su función y necesitan la presencia de una membrana que sea selectivamente permeable.

selectivamente la permeabilidad de las membranas es particularmente importante para el transporte a través de la membrana nuclear en células eucariotas. Las proteínas, los ácidos nucleicos y los nucleótidos involucrados en la transcripción deben transportarse de manera selectiva y eficiente al núcleo y los productos de la transcripción deben exportarse de manera oportuna., El núcleo tiene un microambiente distinto en comparación con el citoplasma y los mecanismos de transporte activo están trabajando para mantener esta distinción.

Proteínas Mediadoras de Permeabilidad Selectiva

permeabilidad Selectiva está mediada por proteínas especiales que atraviesan la membrana celular. Están involucrados en el movimiento de iones y moléculas pequeñas, así como grandes polímeros como ARN y proteínas. Este movimiento puede ser pasivo o activo-con o sin el gasto de energía.

por ejemplo, los iones son transportados a través de membranas selectivamente permeables a través de canales y bombas., Mientras que los canales son para el transporte pasivo, las bombas de iones median el transporte activo primario contra un gradiente de concentración, con la hidrólisis de un enlace de fosfato de alta energía.

El transporte activo también se puede acoplar con el movimiento de otra molécula. Esto puede ser a través de un cotransportador de la proteína – cuando dos moléculas se transportan en la misma dirección – o antiporter proteína – donde las moléculas se encuentran en direcciones opuestas., El principio en ambos casos es el mismo: la energía potencial almacenada en un gradiente electroquímico se utiliza para impulsar el transporte de otra molécula.

El transporte activo y pasivo a través de membranas selectivamente permeables

El transporte pasivo es de dos tipos – difusión libre o difusión facilitada – y el movimiento es siempre a lo largo de un gradiente de concentración. La difusión libre se ve más a menudo en el movimiento de moléculas no cargadas como el dióxido de carbono o el etanol a través de la membrana celular, sin la participación de ninguna otra molécula.,

la difusión facilitada requiere la presencia de otra molécula, generalmente una proteína, que actúa como un portador y ayuda al sustrato a cruzar la membrana celular. Las proteínas portadoras se unen al sustrato en un lado de la membrana y cambian la conformación para liberar el sustrato en el otro lado., Ejemplos clásicos de difusión facilitada son el movimiento del oxígeno a través de la unión a la hemoglobina o el transporte de agua a través de poros diminutos formados por acuaporinas.

La difusión de agua puede ser observado en el nivel macroscópico así. Por ejemplo, cuando las semillas se hinchan después de ser empapadas en agua, estamos viendo el efecto general del agua que entra en la célula., Del mismo modo, las frutas que quedan en un ambiente seco, como un refrigerador, se marchitan y se encogen a medida que pierden agua. Muchos organismos, incluidos los humanos, tienen una capa cerosa sobre su piel para minimizar la pérdida de agua de sus células en un ambiente seco.

El transporte transmembrana también se puede lograr activamente, con el gasto de energía. El transporte activo implica la hidrólisis del grupo fosfato terminal en ATP o GTP para impulsar el movimiento de las moléculas contra su gradiente de concentración., Por ejemplo, en la mayoría de las células, hay un gran exceso de iones de sodio en el entorno extracelular junto con un exceso de iones de potasio dentro de la célula. Esto se logra mediante una enzima transmembrana llamada ATPasa Na+ / K+, que cataliza el movimiento de tres iones Na+ fuera de la célula junto con la importación de dos iones K+. Para cada ciclo de transporte, la enzima utiliza la energía liberada de la conversión de una molécula de ATP en ADP. Esto se llama Transporte activo primario, donde el movimiento se acopla directamente a la hidrólisis de un enlace de fosfato de alta energía., Un proceso similar se utiliza para bombear protones contra su gradiente de concentración y esto es una parte crucial tanto de la fotosíntesis como de la respiración celular.

Los gradientes de iones H+, Na+ Y K+ se utilizan para impulsar otros procesos, a través del transporte activo secundario, donde las concentraciones electroquímicas diferenciales proporcionan la fuerza impulsora para otros procesos intensivos en energía, como el transporte de aminoácidos o glucosa. Por ejemplo, la absorción de glucosa en el intestino se acopla al transporte de iones Na+., Este es un ejemplo de symport, donde tanto el ion de sodio como la molécula de glucosa se importan a la célula. Los iones de sodio también están involucrados en el movimiento de otra molécula cargada – Ca2+. El intercambiador de sodio-calcio utiliza el movimiento de Na + a lo largo de su gradiente para impulsar el transporte contrario de Ca2+. Esto es particularmente importante en el movimiento de iones de calcio en grandes cantidades, como en neuronas, células cardíacas, y para el mantenimiento de baja concentración de calcio en las mitocondrias.,

• Microscopio Electrónico: un microscopio que utiliza un haz de electrones para iluminar la muestra, logrando un aumento y una resolución extremadamente altos.
• matriz extracelular-componente no celular de tejidos y órganos compuesto por agua, proteínas y polisacáridos, que proporciona soporte físico, biomecánico y bioquímico a las células.
• hidrófilo-una molécula que es atraída por el agua.
• Ran-una pequeña proteína que dirige el transporte a través de la membrana nuclear basada en su unión a dinucleótidos de guanosina y trinucleótidos.,

Quiz

1. ¿Cuál de estas proteínas está involucrada en el transporte nuclear?
A. Importin
B. Exportin
C. RanGTP
D. todo lo anterior

2. ¿Cuál de estas moléculas se difunde libremente a través de pequeños poros en la membrana celular?
A. glucosa
B. ATP
C. agua
D., Ninguna de las anteriores

3. Elija la molécula que no necesita transporte activo para moverse a través de la membrana celular.A. iones de sodio B. dióxido de carbono C. aminoácidos D., Iones de potasio