5.4: Transporte a Granel
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- Describir la endocitosis, incluyendo fagocitosis, pinocitosis y endocitosis mediada por receptores
- Comprender el proceso de exocitosis
Además de mover pequeños iones y moléculas a través de la membrana, las células también necesitan eliminar y absorber moléculas y partículas más grandes (ver Tabla\(\PageIndex{1}\) para ver ejemplos). Algunas células son incluso capaces de engullir microorganismos unicelulares enteros. Es posible que hayas planteado correctamente la hipótesis de que la captación y liberación de partículas grandes por parte de la célula requiere energía. Una partícula grande, sin embargo, no puede pasar a través de la membrana, incluso con la energía suministrada por la célula.
Endocitosis
La endocitosis es un tipo de transporte activo que mueve partículas, como moléculas grandes, partes de células e incluso células enteras, hacia una célula. Existen diferentes variaciones de endocitosis, pero todas comparten una característica común: La membrana plasmática de la célula invagina, formando un bolsillo alrededor de la partícula diana. La bolsa se pellizca, dando como resultado que la partícula esté contenida en una vesícula intracelular recién creada formada a partir de la membrana plasmática.
Fagocitosis
La fagocitosis (la condición de “comer células”) es el proceso por el cual las partículas grandes, como las células o partículas relativamente grandes, son absorbidas por una célula. Por ejemplo, cuando los microorganismos invaden el cuerpo humano, un tipo de glóbulo blanco llamado neutrófilo eliminará a los invasores a través de este proceso, rodeando y envolviendo al microorganismo, que luego es destruido por el neutrófilo (Figura\(\PageIndex{1}\)).
En preparación para la fagocitosis, una porción de la superficie orientada hacia adentro de la membrana plasmática se recubre con una proteína llamada clatrina, que estabiliza esta sección de la membrana. La porción recubierta de la membrana luego se extiende desde el cuerpo de la célula y rodea la partícula, eventualmente encerrándola. Una vez que la vesícula que contiene la partícula está encerrada dentro de la célula, la clatrina se desengancha de la membrana y la vesícula se fusiona con un lisosoma para la descomposición del material en el compartimento recién formado (endosoma). Cuando se han extraído nutrientes accesibles de la degradación del contenido vesicular, el endosoma recién formado se fusiona con la membrana plasmática y libera su contenido en el fluido extracelular. La membrana endosómica vuelve a formar parte de la membrana plasmática.
Pinocitosis
Una variación de la endocitosis se llama pinocitosis. Esto significa literalmente “consumo de células” y fue nombrado en un momento en que se supuso que la célula estaba absorbiendo a propósito el líquido extracelular. En realidad, este es un proceso que toma moléculas, incluida el agua, que la célula necesita del fluido extracelular. La pinocitosis da como resultado una vesícula mucho más pequeña que la fagocitosis, y la vesícula no necesita fusionarse con un lisosoma (Figura\(\PageIndex{2}\)).
Una variación de la pinocitosis se llama potocitosis. Este proceso utiliza una proteína de recubrimiento, llamada caveolina, en el lado citoplásmico de la membrana plasmática, que realiza una función similar a la clatrina. Las cavidades en la membrana plasmática que forman las vacuolas tienen receptores de membrana y balsas lipídicas además de caveolina. Las vacuolas o vesículas formadas en las caveolas (caveola singular) son más pequeñas que las de la pinocitosis. La potocitosis se utiliza para traer pequeñas moléculas al interior de la célula y para transportar estas moléculas a través de la célula para su liberación en el otro lado de la célula, un proceso llamado transcitosis.
Endocitosis mediada por receptores
Una variación dirigida de la endocitosis emplea proteínas receptoras en la membrana plasmática que tienen una afinidad de unión específica para ciertas sustancias (Figura\(\PageIndex{3}\)).
En la endocitosis mediada por receptores, como en la fagocitosis, la clatrina se une al lado citoplásmico de la membrana plasmática. Si la captación de un compuesto depende de la endocitosis mediada por receptores y el proceso es ineficaz, el material no se eliminará de los fluidos tisulares ni de la sangre. En cambio, permanecerá en esos fluidos y aumentará su concentración. Algunas enfermedades humanas son causadas por el fracaso de la endocitosis mediada por receptores. Por ejemplo, la forma de colesterol denominada lipoproteína de baja densidad o LDL (también conocida como colesterol “malo”) se elimina de la sangre por endocitosis mediada por receptores. En la enfermedad genética humana hipercolesterolemia familiar, los receptores de LDL son defectuosos o faltan por completo. Las personas con esta afección tienen niveles potencialmente mortales de colesterol en la sangre, debido a que sus células no pueden eliminar las partículas de LDL de su sangre.
Aunque la endocitosis mediada por receptores está diseñada para llevar a la célula sustancias específicas que normalmente se encuentran en el fluido extracelular, otras sustancias pueden entrar en la célula en el mismo sitio. Los virus de la gripe, la difteria y la toxina del cólera tienen sitios que reaccionan de forma cruzada con los sitios normales de unión al receptor y entran en las células.
Enlace al aprendizaje
Video\(\PageIndex{1}\): Vea la endocitosis mediada por receptores en acción y haga clic en diferentes partes para una animación enfocada.
Exocitosis
El proceso inverso de mover material a una célula es el proceso de exocitosis. La exocitosis es lo contrario de los procesos discutidos anteriormente en que su propósito es expulsar material de la célula al fluido extracelular. El material de desecho se envuelve en una membrana y se fusiona con el interior de la membrana plasmática. Esta fusión abre la envoltura membranosa en el exterior de la célula, y el material de desecho es expulsado al espacio extracelular (Figura\(\PageIndex{4}\)). Otros ejemplos de células que liberan moléculas a través de exocitosis incluyen la secreción de proteínas de la matriz extracelular y la secreción de neurotransmisores en la hendidura sináptica por vesículas sinápticas.
| Método de transporte | Activo/Pasivo | Material Transportado |
|---|---|---|
| Difusión | Pasivo | Material de peso molecular pequeño |
| Osmosis | Pasivo | Agua |
| Transporte/difusión facilitados | Pasivo | Sodio, potasio, calcio, glucosa |
| Transporte primario activo | Activo | Sodio, potasio, calcio |
| Transporte activo secundario | Activo | Aminoácidos, lactosa |
| Fagocitosis | Activo | Macromoléculas grandes, células enteras o estructuras celulares |
| Pinocitosis y potocitosis | Activo | Moléculas pequeñas (líquido/agua) |
| Endocitosis mediada por receptores | Activo | Grandes cantidades de macromoléculas |
Resumen
Los métodos de transporte activos requieren el uso directo de ATP para alimentar el transporte. Las partículas grandes, como macromoléculas, partes de células o células enteras, pueden ser engulladas por otras células en un proceso llamado fagocitosis. En la fagocitosis, una porción de la membrana invagina y fluye alrededor de la partícula, eventualmente pellizcando y dejando la partícula completamente encerrada por una envoltura de membrana plasmática. El contenido de las vesículas se descompone por la célula, con las partículas utilizadas como alimento o despachadas. La pinocitosis es un proceso similar a menor escala. La membrana plasmática invagina y se pellizca, produciendo una pequeña envoltura de líquido desde el exterior de la célula. La pinocitosis importa sustancias que la célula necesita del líquido extracelular. La célula expulsa los desechos de manera similar pero inversa: empuja una vacuola membranosa hacia la membrana plasmática, permitiendo que la vacuola se fusione con la membrana e incorpore a la estructura de la membrana, liberando su contenido al exterior.
Glosario
- caveolina
- proteína que recubre el lado citoplásmico de la membrana plasmática y participa en el proceso de actualización líquida por potocitosis
- clatrin
- proteína que recubre la superficie orientada hacia adentro de la membrana plasmática y ayuda en la formación de estructuras especializadas, como fosas recubiertas, para la fagocitosis
- endocitosis
- tipo de transporte activo que mueve sustancias, incluyendo fluidos y partículas, a una celda
- exocitosis
- proceso de pasar material a granel fuera de una celda
- pinocitosis
- una variación de endocitosis que importa macromoléculas que la célula necesita del fluido extracelular
- potocitosis
- variación de pinocitosis que utiliza una proteína de recubrimiento diferente (caveolina) en el lado citoplásmico de la membrana plasmática
- endocitosis mediada por receptores
- variación de la endocitosis que implica el uso de proteínas de unión específicas en la membrana plasmática para moléculas o partículas específicas, y fosas recubiertas de clatrina que se convierten en vesículas recubiertas de clatrina