El transporte activo requiere energía para funcionar, y así es como una célula mueve moléculas. Transportar materiales dentro y fuera de las células es esencial para la función general.
Transporte activo y transporte pasivo son las dos formas principales en que las células mueven sustancias. A diferencia del transporte activo, el transporte pasivo no requiere energía. La forma más fácil y barata es el transporte pasivo; sin embargo, la mayoría de las células tienen que depender del transporte activo para mantenerse vivas.
¿Por qué utilizar el transporte activo?
Las células a menudo tienen que utilizar el transporte activo porque no hay otra opción. A veces, la difusión no funciona para las células. El transporte activo utiliza energía como trifosfato de adenosina (ATP) mover moléculas en contra de sus gradientes de concentración. Por lo general, el proceso involucra un transportador de proteína que ayuda a la transferencia moviendo las moléculas hacia el interior de la célula.
Por ejemplo, una célula puede querer mover moléculas de azúcar al interior, pero el gradiente de concentración puede no permitir el transporte pasivo. Si hay una concentración más baja de azúcar dentro de la célula y una concentración más alta fuera de la célula, entonces el transporte activo puede mover las moléculas contra el gradiente.
Las células utilizan una gran parte de la energía que crean para el transporte activo. De hecho, en algunos organismos, la mayor parte del ATP generado se destina al transporte activo y al mantenimiento de ciertos niveles de moléculas dentro de las células.
Gradientes electroquímicos
Los gradientes electroquímicos tienen diferentes cargas y concentraciones químicas. Existen a través de una membrana porque algunos átomos y moléculas tienen cargas eléctricas. Esto significa que hay un diferencia de potencial eléctrico o Potencial de membrana.
A veces, la celda necesita incorporar más compuestos y moverse contra el gradiente electroquímico. Esto requiere energía, pero se amortiza en una mejor función celular en general. Es necesario para algunos procesos, como el mantenimiento de gradientes de sodio y potasio en las células. Las células suelen tener menos sodio y más potasio en su interior, por lo que el sodio tiende a entrar en la célula mientras el potasio sale.
El transporte activo permite que la célula los mueva en contra de sus gradientes de concentración habituales.
Transporte activo primario
El transporte activo primario utiliza ATP como fuente de energía para el movimiento. Mueve los iones a través de la membrana plasmática, lo que crea una diferencia de carga. A menudo, una molécula ingresa a la célula cuando otro tipo de molécula sale de la célula. Esto crea diferencias de concentración y carga a través de la membrana celular.
La bomba de sodio-potasio es una parte crucial de muchas células. La bomba saca el sodio de la célula mientras que el potasio se mueve hacia adentro. La hidrólisis de ATP le da a la célula la energía que necesita durante el proceso. La bomba de sodio-potasio es una bomba de tipo P que mueve tres iones de sodio hacia el exterior y trae dos iones de potasio al interior.
La bomba de sodio-potasio une ATP y los tres iones de sodio. Luego, la fosforilación ocurre en la bomba para que cambie de forma. Esto permite que el sodio salga de la célula y que se recojan los iones de potasio. Luego, la fosforilación se invierte, lo que nuevamente cambia la forma de la bomba, por lo que el potasio ingresa a la célula. Esta bomba es importante para la función nerviosa general y beneficia al organismo.
Tipos de transportadores activos primarios
Existen diferentes tipos de transportadores activos primarios. ATPasa tipo P, como la bomba de sodio-potasio, existe en eucariotas, bacterias y arqueas.
Puede ver ATPasa tipo P en bombas de iones como bombas de protones, bombas de sodio-potasio y bombas de calcio. ATPasa tipo F existe en mitocondrias, cloroplastos y bacterias. ATPasa tipo V existe en eucariotas, y el Transportador ABC (ABC significa "casete de unión a ATP") existe en ambos procariotas y eucariotas.
Transporte activo secundario
El transporte activo secundario utiliza gradientes electroquímicos para transportar sustancias con la ayuda de un cotransportador. Permite que las sustancias transportadas asciendan en sus gradientes gracias al cotransportador, mientras que el sustrato principal desciende por su gradiente.
Esencialmente, el transporte activo secundario utiliza la energía de los gradientes electroquímicos que crea el transporte activo primario. Esto permite que la célula reciba otras moléculas, como la glucosa, en su interior. El transporte activo secundario es importante para la función celular general.
Sin embargo, el transporte activo secundario también puede generar energía como ATP a través del gradiente de iones de hidrógeno en las mitocondrias. Por ejemplo, la energía que se acumula en los iones de hidrógeno se puede utilizar cuando los iones pasan a través de la proteína de canal ATP sintasa. Esto permite que la celda convierta ADP en ATP.
Proteínas portadoras
Las proteínas transportadoras o bombas son una parte crucial del transporte activo. Ayudan a transportar materiales en la celda.
Hay tres tipos principales de proteínas transportadoras: uniportadores, simportadores y antiportadores.
Los uniportadores transportan solo un tipo de ion o molécula, pero los simportadores pueden transportar dos iones o moléculas en la misma dirección. Los antiportadores pueden transportar dos iones o moléculas en diferentes direcciones.
Es importante señalar que las proteínas transportadoras aparecen en transporte activo y pasivo. Algunos no necesitan energía para funcionar. Sin embargo, las proteínas transportadoras utilizadas en el transporte activo necesitan energía para funcionar. El ATP les permite realizar cambios de forma. Un ejemplo de una proteína transportadora antiportadora es la Na + -K + ATPasa, que puede mover iones de potasio y sodio en la célula.
Endocitosis y exocitosis
Endocitosis y exocitosis también son ejemplos de transporte activo en la célula. Permiten el movimiento de transporte masivo dentro y fuera de las células a través de vesículas, por lo que las células pueden transferir moléculas grandes. A veces, las células necesitan una gran proteína u otra sustancia que no pasa por el membrana de plasma o canales de transporte.
Para éstos macromoléculas, la endocitosis y la exocitosis son las mejores opciones. Dado que utilizan el transporte activo, ambos necesitan energía para trabajar. Estos procesos son importantes para los seres humanos porque tienen funciones en la función nerviosa y la función del sistema inmunológico.
Resumen de endocitosis
Durante la endocitosis, la célula consume una gran molécula fuera de su membrana plasmática. La célula usa su membrana para rodear y comer la molécula doblándose sobre ella. Esto crea una vesícula, que es un saco rodeado por una membrana, que contiene la molécula. Luego, la vesícula se desprende de la membrana plasmática y mueve la molécula al interior de la célula.
Además de consumir moléculas grandes, la célula puede comer otras células o partes de ellas. Los dos tipos principales de endocitosis son fagocitosis y pinocitosis. La fagocitosis es la forma en que una célula se come una molécula grande. La pinocitosis es la forma en que una célula bebe líquidos como el líquido extracelular.
Algunas células utilizan constantemente la pinocitosis para recoger pequeños nutrientes de su entorno. Las células pueden contener los nutrientes en pequeñas vesículas una vez que están dentro.
Ejemplos de fagocitos
Fagocitos son células que utilizan la fagocitosis para consumir cosas. Algunos ejemplos de fagocitos en el cuerpo humano son células blancas de la sangre, como neutrófilos y monocitos. Los neutrófilos combaten las bacterias invasoras a través de la fagocitosis y ayudan a evitar que las bacterias te dañen rodeando a las bacterias, consumiéndolas y destruyéndolas.
Los monocitos son más grandes que los neutrófilos. Sin embargo, también utilizan la fagocitosis para consumir bacterias o células muertas.
Sus pulmones también tienen fagocitos llamados macrófagos. Cuando inhala polvo, parte del mismo llega a los pulmones y pasa a los sacos de aire llamados alvéolos. Entonces, los macrófagos pueden atacar el polvo y rodearlo. Básicamente, tragan el polvo para mantener los pulmones sanos. Aunque el cuerpo humano tiene un sistema de defensa fuerte, a veces no funciona bien.
Por ejemplo, los macrófagos que ingieren partículas de sílice pueden morir y emitir sustancias tóxicas. Esto puede hacer que se forme tejido cicatricial.
Las amebas son unicelulares y dependen de la fagocitosis para comer. Buscan nutrientes y los rodean; luego, engullen la comida y forman una vacuola de comida. A continuación, la comida vacuola se une a un lisosoma dentro de las amebas para descomponer los nutrientes. La lisosoma tiene enzimas que ayudan al proceso.
Endocitosis mediada por receptores
Endocitosis mediada por receptores permite que las células consuman los tipos específicos de moléculas que necesitan. Proteínas receptoras Ayuda a este proceso uniéndose a estas moléculas para que la célula pueda formar una vesícula. Esto permite que las moléculas específicas ingresen a la célula.
Por lo general, la endocitosis mediada por receptores funciona a favor de la célula y le permite capturar moléculas importantes que necesita. Sin embargo, los virus pueden aprovechar el proceso para ingresar a la célula e infectarla. Después de que un virus se adhiere a una célula, tiene que encontrar una forma de ingresar a la célula. Los virus logran esto al unirse a las proteínas receptoras y entrar en las vesículas.
Resumen de exocitosis
Durante la exocitosis, las vesículas dentro de la célula se unen a la membrana plasmática y liberan su contenido; el contenido se derrama fuera de la celda. Esto puede suceder cuando una célula quiere moverse o deshacerse de una molécula. La proteína es una molécula común que las células quieren transferir de esta manera. Esencialmente, la exocitosis es lo opuesto a la endocitosis.
El proceso comienza con una vesícula que se fusiona con la membrana plasmática. A continuación, la vesícula se abre y libera las moléculas en su interior. Su contenido ingresa al espacio extracelular para que otras células puedan usarlo o destruirlo.
Las células utilizan la exocitosis para muchos procesos, como la secreción de proteínas o enzimas. También pueden usarlo para anticuerpos u hormonas peptídicas. Algunas células incluso utilizan la exocitosis para mover neurotransmisores y proteínas de la membrana plasmática.
Ejemplos de exocitosis
Hay dos tipos de exocitosis: exocitosis dependiente de calcio y exocitosis independiente del calcio. Como puede adivinar por el nombre, el calcio afecta la exocitosis dependiente del calcio. En la exocitosis independiente del calcio, el calcio no es importante.
Muchos organismos usan un orgánulo llamado complejo de Golgi o Aparato de Golgi para crear las vesículas que se exportarán fuera de las células. El complejo de Golgi puede modificar y procesar tanto proteínas como lípidos. Los empaqueta en vesículas secretoras que abandonan el complejo.
Exocitosis regulada
En regulado exocitosis, la célula necesita señales extracelulares para sacar los materiales. Esto generalmente se reserva para tipos de células específicos como las células secretoras. Pueden producir neurotransmisores u otras moléculas que el organismo necesita en determinados momentos y en determinadas cantidades.
Es posible que el organismo no necesite estas sustancias de forma constante, por lo que es necesario regular su secreción. En general, las vesículas secretoras no se adhieren a la membrana plasmática por mucho tiempo. Entregan las moléculas y se eliminan.
Un ejemplo de esto es una neurona que secreta neurotransmisores. El proceso comienza con una célula neuronal en su cuerpo que crea una vesícula llena de neurotransmisores. Luego, estas vesículas viajan a la membrana plasmática de la célula y esperan.
Luego, reciben una señal, que involucra iones de calcio, y las vesículas van a la membrana presináptica. Una segunda señal de iones de calcio le dice a las vesículas que se adhieran a la membrana y se fusionen con ella. Esto permite que se liberen los neurotransmisores.
El transporte activo es un proceso importante para las células. Tanto los procariotas como los eucariotas pueden usarlo para mover moléculas dentro y fuera de sus células. El transporte activo debe tener energía, como ATP, para funcionar y, a veces, es la única forma en que una célula puede funcionar.
Las células dependen del transporte activo porque es posible que la difusión no les proporcione lo que quieren. El transporte activo puede mover moléculas en contra de sus gradientes de concentración, por lo que las células pueden capturar nutrientes como azúcar o proteínas. Los portadores de proteínas juegan un papel importante durante estos procesos.