Transporte activo para niños
Datos para niños Transporte de membrana |
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| Mecanismos de transporte químico a través de membranas biológicas | ||
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| Transporte pasivo | ||
| Transporte activo |
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| Citosis | ||
| Endocitosis |
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| Exocitosis |
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| Otras formas de transporte anexas son: el Transporte paracelular y el Transporte transcelular | ||
En biología celular, el transporte activo es el movimiento de moléculas a través de la membrana de una célula. Este movimiento va desde un lugar donde hay pocas moléculas hacia un lugar donde hay muchas, es decir, en contra de su gradiente de concentración. Para lograr esto, el transporte activo necesita energía de la célula. Hay dos tipos principales de transporte activo: el transporte activo primario, que usa una molécula de energía llamada ATP, y el transporte activo secundario, que usa la energía de un gradiente electroquímico.
Algunos ejemplos de transporte activo son:
- Cuando los macrófagos (un tipo de célula de defensa) "comen" bacterias (proceso llamado fagocitosis).
- El movimiento de iones de calcio fuera de las células del músculo cardíaco.
- El transporte de aminoácidos a través del intestino delgado en el cuerpo humano.
- La liberación de proteínas importantes como enzimas, hormonas y anticuerpos de varias células.
- El funcionamiento de los glóbulos blancos.
Contenido
¿Qué es el transporte activo celular?
A diferencia del transporte pasivo, que aprovecha la energía natural de las moléculas para moverse de donde hay más a donde hay menos, el transporte activo usa la energía de la célula. Esto permite mover moléculas en la dirección opuesta, es decir, de donde hay menos a donde hay más, o superar otras resistencias. El transporte activo es muy importante para que las células puedan acumular grandes cantidades de moléculas que necesitan, como iones, glucosa y aminoácidos. Por ejemplo, así es como el cuerpo humano absorbe la glucosa en los intestinos o cómo las plantas absorben minerales del suelo a través de las células de sus raíces.
Historia del descubrimiento del transporte activo
La idea de que las sustancias podían moverse activamente a través de las membranas celulares fue propuesta por primera vez en 1848 por el fisiólogo alemán Emil du Bois-Reymond.
Más tarde, en 1948, un científico llamado Rosenberg formuló el concepto de transporte activo basándose en cómo se usa la energía.
Un gran avance ocurrió en 1997, cuando Jens Christian Skou, un médico danés, ganó el Premio Nobel de Química. Lo recibió por su importante investigación sobre la bomba de sodio-potasio, un ejemplo clave de transporte activo.
En la investigación sobre la diabetes, se han estudiado mucho unos transportadores especiales llamados cotransportadores de sodio-glucosa. Estos fueron descubiertos por científicos que notaron cómo la glucosa se absorbía de manera diferente en los riñones. Luego se encontró el gen de la proteína que transporta la glucosa en el intestino, y se relacionó con estos sistemas de cotransporte.
¿Cómo funciona el transporte activo?
Las proteínas transmembrana son como "puertas" especiales en la membrana celular. Estas proteínas reconocen las sustancias y les permiten pasar, incluso si la membrana normalmente no las dejaría entrar o si la sustancia necesita moverse en contra de su gradiente de concentración.
Hay dos tipos principales de transporte activo:
- Transporte activo primario: Las proteínas que participan aquí son como "bombas" que usan directamente la energía química, generalmente en forma de ATP.
- Transporte activo secundario: Este tipo usa la energía potencial que se obtiene de un gradiente electroquímico. Imagina que un ion se mueve a favor de su gradiente (como una pelota rodando cuesta abajo), y esa energía se usa para mover otra sustancia en contra de su gradiente (como empujar otra pelota cuesta arriba).
La diferencia clave entre el transporte pasivo y el activo es que el transporte activo necesita energía y mueve las sustancias en contra de su gradiente de concentración, mientras que el transporte pasivo no necesita energía y las mueve a favor de su gradiente.
En algunos casos, las moléculas se mueven de un lugar de baja concentración a uno de alta concentración. Para esto, se necesitan proteínas transportadoras especiales que se unen a las moléculas (como la glucosa) y las llevan a través de la membrana. Como se necesita energía, se llama transporte 'activo'. Un ejemplo es la bomba de sodio-potasio, que saca sodio de la célula y mete potasio. El transporte activo es muy común en el revestimiento interno del intestino delgado.
Las plantas también usan el transporte activo. Necesitan absorber sales minerales del suelo, que a menudo están muy diluidas. El transporte activo les permite tomar estas sales, incluso si hay más sales dentro de la célula que fuera. Por ejemplo, los iones de cloruro y nitrato se transportan a la vacuola de las células vegetales en contra de su gradiente, usando la energía de las bombas de hidrógeno.
Transporte activo primario
El transporte activo primario, también llamado transporte activo directo, usa directamente la energía de la célula para mover moléculas a través de una membrana. Algunas sustancias que se mueven así son iones de sodio (Na+), potasio (K+), magnesio (Mg2+) y calcio (Ca2+). Estas partículas cargadas necesitan "bombas de iones" o "canales de iones" especiales para cruzar las membranas y distribuirse por el cuerpo.
La mayoría de las enzimas que hacen este tipo de transporte son ATPasas (proteínas que usan ATP). Una ATPasa muy importante en todos los animales es la bomba de sodio-potasio, que ayuda a mantener el equilibrio eléctrico de la célula. Esta bomba saca tres iones de sodio de la célula por cada dos iones de potasio que entran.
Otras fuentes de energía para el transporte activo primario pueden ser la energía de reacciones químicas (redox) o la energía de la luz. Por ejemplo, en las mitocondrias, la cadena de transporte de electrones usa energía química para mover protones a través de la membrana. En la fotosíntesis, las plantas usan la energía de la luz para crear un gradiente de protones en la membrana tilacoide.
¿Cómo funciona el modelo de transporte activo?
La energía del ATP se usa para mover iones de hidrógeno en contra de su gradiente electroquímico (de baja a alta concentración). Cuando la proteína transportadora se une a un ion de hidrógeno y usa ATP, cambia de forma. Este cambio empuja a los iones de hidrógeno a través de la membrana. Luego, la proteína vuelve a su forma original, lista para otro ciclo.
Tipos de transportadores activos primarios
Existen varios tipos de transportadores activos primarios:
- ATPasas tipo P: Incluyen la bomba de sodio y potasio, la bomba de calcio y la bomba de protones.
- F-ATPasas: Como la ATP sintasa de las mitocondrias y los cloroplastos.
- V-ATPasas: Son las ATPasas de las vacuolas.
- Transportadores ABC (casete de unión a ATP): Una familia grande de proteínas que actúan como bombas impulsadas por ATP.
Los transportadores ABC son muy importantes y se encuentran en las membranas de las células y sus orgánulos (como las mitocondrias y los cloroplastos) en las plantas. Se cree que los transportadores ABC en las plantas ayudan a responder a enfermedades, transportar hormonas vegetales y eliminar sustancias tóxicas. También pueden ayudar a liberar compuestos que atraen a los polinizadores o que defienden a la planta.
Por ejemplo, en las flores de petunia, una proteína llamada PhABCG1 ayuda a transportar compuestos que dan olor a las flores. Si esta proteína no funciona bien, la flor no libera tantos compuestos aromáticos. Esto demuestra que PhABCG1 es clave para que las petunias liberen sus aromas.
Además, en las plantas, los transportadores ABC pueden mover sustancias dentro de las células. Se piensa que algunos transportadores ABC ayudan a la planta a manejar el estrés y a exportar sustancias que combaten microbios. Un ejemplo es la proteína NtPDR1 en la planta de Nicotiana tabacum. Esta proteína se encuentra en las raíces y en los pequeños pelos de la planta, y ayuda a transportar moléculas que son tóxicas para los microbios.
Transporte activo secundario
El transporte activo secundario, también llamado transporte acoplado o cotransporte, también mueve moléculas a través de una membrana usando energía. Sin embargo, a diferencia del transporte primario, no usa directamente el ATP. En su lugar, aprovecha la diferencia de potencial electroquímico que ya existe debido al bombeo de iones dentro y fuera de la célula.
Imagina que un ion se mueve de un lugar de alta concentración a uno de baja concentración (como una cascada de agua). Esta energía liberada se usa para mover otra molécula en la dirección opuesta, es decir, de baja a alta concentración. En los humanos, el sodio (Na+) es un ion que a menudo se "cotransporta" a través de la membrana, y su energía se usa para mover otra molécula. En bacterias y levaduras, el hidrógeno es un ion común para el cotransporte.
En 1960, Robert K. Crane descubrió el cotransporte de sodio-glucosa, explicando cómo se absorbe la glucosa en el intestino. Este fue un descubrimiento muy importante en biología.
Los cotransportadores se clasifican en:
- Antiportadores: Mueven dos sustancias en direcciones opuestas a través de la membrana.
- Simportadores: Mueven dos sustancias en la misma dirección a través de la membrana.
Antiportador
En un antiportador, dos tipos de iones o sustancias se bombean en direcciones opuestas a través de una membrana. Una de estas sustancias se mueve de una concentración alta a una baja, liberando energía que se usa para mover la otra sustancia de una concentración baja a una alta.
Un ejemplo es el intercambiador de sodio-calcio, que permite que tres iones de sodio entren en la célula para sacar un ion de calcio. Este mecanismo es vital en las células del músculo cardíaco para mantener baja la concentración de calcio dentro de la célula.
Simportador
Un simportador usa el movimiento de una sustancia de una concentración alta a una baja para mover otra molécula de una concentración baja a una alta (en contra de su gradiente de concentración). Ambas moléculas se transportan en la misma dirección.
Un ejemplo es el simportador de glucosa SGLT1, que transporta una molécula de glucosa (o galactosa) a la célula por cada dos iones de sodio que entran. Este simportador se encuentra en el intestino delgado, el corazón y el cerebro, y también en los riñones. Este mecanismo es clave en la terapia de rehidratación oral para ayudar a absorber agua.
Transporte de materiales grandes: Endocitosis y Exocitosis
La endocitosis y la exocitosis son formas de transporte que mueven materiales grandes hacia adentro y hacia afuera de las células, respectivamente, usando pequeñas "bolsas" llamadas vesículas.
- Endocitosis: La membrana de la célula se pliega alrededor de los materiales que quiere absorber de fuera. La partícula queda atrapada dentro de una vesícula en el citoplasma. A menudo, las enzimas de los lisosomas ayudan a digerir estas moléculas. Así es como las células absorben proteínas, hormonas y otros factores. Algunos virus también entran a las células de esta manera.
Hay dos tipos principales de endocitosis: * Pinocitosis: Las células "beben" partículas líquidas. En los humanos, esto ocurre en el intestino delgado, donde las células absorben gotas de grasa. * Fagocitosis: Las células "comen" partículas sólidas.
- Exocitosis: Es el proceso de liberar sustancias de la célula. Una vesícula que contiene las sustancias se fusiona con la membrana externa de la célula, liberando su contenido. Un ejemplo es la liberación de neurotransmisores entre las células del cerebro.
Véase también
En inglés: Active transport Facts for Kids
- Transportador de casetes de unión a ATP
- Intercambio a contracorriente
- Orientación a proteínas
- Translocación
