Resumen de Orientación de Proteínas, Membranas y Transporte Celular

## Introducción El transporte a través de la membrana plasmática es un conjunto de procesos físicos y bioquímicos que permiten el intercambio de sustancias entre el interior celular y el medio extracelular. Estos procesos mantienen la homeostasis celular, generan gradientes iónicos que soportan señales eléctricas y participan en la síntesis de ATP y en el intercambio de nutrientes y desechos. > Definición: El transporte de membrana incluye difusión simple y facilitada, ósmosis, transporte por canales, transportadores y bombas que regulan el movimiento de solutos e iones a través de la bicapa lipídica. ## Conceptos básicos de difusión y ósmosis ### Difusión - La difusión es el movimiento neto de moléculas desde una región de mayor concentración hacia una de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio. - Ejemplo práctico: un cristal de colorante colocado en agua se disuelve y las moléculas de colorante se distribuyen uniformemente. > Definición: Difusión es el proceso por el cual las moléculas se mueven espontáneamente a favor de su gradiente de concentración sin gasto de energía. ### Ósmosis - Ósmosis es la difusión del agua a través de una membrana semipermeable desde la solución con menor concentración de soluto hacia la de mayor concentración de soluto. - Estados tonales y resultados: 1. Solución externa hipertrónica respecto al interior: la célula pierde agua y se encoge. 2. Solución externa hipotónica respecto al interior: la célula gana agua y puede hincharse o lizarse. 3. Soluciones isotónicas: no hay cambio neto de volumen. > Definición: Ósmosis es el desplazamiento de agua a través de una membrana semipermeable en respuesta a un gradiente osmótico. Did you know que muchos canales acuaporina permiten el paso de agua hasta 10^9 moléculas por segundo por canal, acelerando enormemente la ósmosis en tejidos con alta permeabilidad al agua? ## Permeabilidad de la membrana ### Factores que afectan permeabilidad - Tamaño y polaridad de la molécula: pequeñas moléculas no polares atraviesan más fácilmente; iones y grandes moléculas polares requieren transportadores o canales. - Composición de la bicapa lipídica: colas hidrocarbonadas cortas y con dobles enlaces (insaturadas) aumentan la fluidez y la permeabilidad; colas largas y saturadas la reducen. Tabla comparativa de permeabilidad (resumen): | Tipo de molécula | Permeabilidad relativa | | --- | --- | | Pequeñas moléculas no polares | Alta | | Pequeñas moléculas polares no cargadas | Moderada | | Grandes moléculas polares | Baja | | Iones pequeños | Muy baja, necesitan canales/transportadores | Fun fact: La fluidez de la membrana cambia con la temperatura; en microorganismos hipoterma adaptan la proporción de lípidos insaturados para mantener permeabilidad adecuada. ## Transporte mediado por proteínas: bombas, transportadores y canales ### Comparación general | | Bomba | Carrier (transportador) | Canal | | --- | ---: | ---: | ---: | | Especificidad | Absoluta | Intermedia | Relativa (10–20×) | | Velocidad (iones/s) | ~100 | <1000 | ~10^{6} | | Dirección del gradiente | En contra (uphill) | A favor o acoplado | A favor (downhill) | | Requiere energía | Sí | No | No | | Iones por cambio conformacional | ~1 | ~1 | Muchos (corriente) | > Definición: Bombas son proteínas que usan energía (por ejemplo ATP) para transportar iones en contra de su gradiente electroquímico. ### Bombas ATP-asa importantes - Bombas rotatorias: $F_{0}F_{1}$ (mitocondria, cloroplastos) y $V_{0}V_{1}$ (endomembranas) mueven H^{+} para sintetizar o consumir ATP. - Familia P-type: Na^{+}K^{+}-ATPasa, H^{+}K^{+}-ATPasa, SERCA, PMCA. - Transportadores ABC: CFTR (Cl^{-}), MDR1 (drogas), TAP (péptidos antigénicos). Tabla: ejemplos seleccionados de ATPasas | Bomba | Sustrato | Función | | --- | --- | --- | | Na^{+}K^{+}-ATPasa | 3 Na^{+} fuera / 2 K^{+} dentro | Mantener gradientes de Na^{+} y K^{+} | | SERCA | 2 Ca^{2+} hacia el retículo | Reducir Ca^{2+} citoplasmático | | PMCA | 1 Ca^{2