jueves, julio 05, 2012



6.1 Conceptos de permeabilidad  y potencial de membrana



Permeabilidad

La permeabilidad selectiva de las membranas determina qué tipo de sustancias pueden entrar y salir de la célula. El ingreso de sustancias necesarias, el pasaje de agua y la salida de los productos de desecho, se verán posibilitados y regulados por medio de la membrana plasmática. 
Los distintos tipos de pasaje a través de la membrana pueden clasificarse en dos grandes grupos. En uno de ellos, los iones o moléculas pequeñas son transportados por las membranas, sin que estas experimenten deformaciones evidentes. En el otro mecanismo, denominado transporte en masa, las macromoléculas o partículas de mayor tamaño son incorporadas a la célula o eliminadas de ella por medio de procesos que incluyen cambios visibles en las membranas. 
La membrana plasmática regula la entrada y salida de materiales, permitiendo la entrada de unos y restringiendo el paso de otros. Esta propiedad se llama permeabilidad selectiva.


La membrana es permeable cuando permite el paso, más o menos fácil, de una sustancia. La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:

Solubilidad en los lípidos: Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad en la membrana dado que esta está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos.

Tamaño: la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas no polares de pequeño tamaño pueden atravesar la capa de fosfolípidos



Carga: Las moléculas cargadas y los iones no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una proteína transportadora.
También depende la permeabilidad de una membrana de la naturaleza de las proteínas de membrana existentes



Canales: algunas proteínas forman canales llenos de agua por donde pueden pasar sustancias polares o cargadas eléctricamente que no atraviesan la capa de fosfolípidos.



Transportadoras: otras proteínas se unen a la sustancia de un lado de la membrana y la llevan del otro lado donde la liberan.
En general, estos canales y proteínas transportadoras muy altamente selectivas permitiendo el paso a una única sustancia.

Permeabilidad de moléculas pequeñas
El pasaje de estas moléculas va a depender de si las mismas se movilizan a favor o en contra de su gradiente de concentración. Cuando lo hagan a favor del gradiente, pasarán en forma  pasiva, es decir que  no habrá gasto de energía. Si, por el contrario, las moléculas se movilizan en contra del gradiente de concentración  será necesario el aporte de energía y el pasaje será activo. 

Potencial de membrana
 El potencial de membrana hace referencia a la diferencia de cargas eléctricas a través de la membrana plasmática. Fuera de la membrana esta cargado positivamente debido a los iones Na+ y Ca2+ en grandes concentraciones y por dentro de la membrana es negativo debido a grupos cargados negativamente en el citoplasma.

El potencial de membrana o de reposo depende de:

a) La redistribución de los iones a través de la membrana. El Na+ y Ca+2 son más abundantes afuera. El K+, PO4-, SO4- y Cl- es más abundante adentro.

b) la acción de la bomba Na-K ATPasa. La bomba tira 3 sodios hacia afuera y 2 potasios hacia adentro simultáneamente, por eso se carga positivo afuera.



c) los canales de K siempre abiertos. El potasio sale por los canales abiertos atraído por el gradiente químico y luego incrementa la repulsión eléctrica con los iones de sodio, incrementándose el gradiente eléctrico que repele al potasio. Se crea un equilibrio entre ambos gradientes y el potasio deja de salir quedándose más concentrado en el interior de la célula.

El potencial es de alrededor de -75 mV en las neuronas y es solo unas 20 veces menor que una pila de 1,5 V. Todas las células vivas tienen un potencial de reposo característico.


La electroneutralidad
La existencia de una diferencia de potencial es ante todo una indicación de la existencia de una separación de cargas. De alguna manera las membranas biológicas contribuyen a que se mantenga un exceso relativo de cargas negativas en el interior celular con respecto al medio extracelular. Sin embargo, es un hecho empírico muchas veces elevado a nivel de principio, el que cualquier porción macroscópica de una solución es electroneutra. La contradicción aparente se despeja cuando se considera lo que se entiende por “macroscópica” en la frase precedente. El entorno inmediato de las membranas biológicas puede ser lo suficientemente pequeño para ser considerado no macroscópico, y sin embargo soportar una diferencia de potencial medible con los instrumentos usuales. Un modesto (y muy aproximado) cálculo aclarará las cosas. Ver para ello el ejercicio 1. El resultado es que con variaciones pequeñas de la concentración es posible mantener una diferencia de potencial del orden de 100 mV . El pequeño exceso de carga se distribuye rápidamente en una delgada capa cercana a las proximidades de la membrana plasmática, haciendo al interior celular electroneutro.


Referencias:




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