Por todos lados escuchamos
que debemos de mantener el equilibrio, tanto en las cuestiones espirituales,
como en la parte personal, sin embargo, esta aseveración no ocurre a nivel
celular, cuando una célula llega a establecer el equilibrio (entiéndase
equilibrio, por la misma concentración de moléculas al interior y al exterior),
es porque la célula ha muerto, nuestras células están constantemente
modificando las condiciones, puesto que en todos los procesos fisiológicos
existe un intenso tráfico de moléculas, este tráfico es regulado de forma muy
estrecha por diversos mecanismos, de los cuales nos encargaremos de describir
en los siguientes párrafos.
Como sabemos, el medio en el
cual nos desarrollamos y el cual permite la vida como es conocida en la tierra,
está inmerso en agua, todos nuestras células están rodeadas por un medio
acuoso, el cual es importante mantener en optimas condiciones, es por tal
motivo que el estrato corneo de la piel es impermeable, no solo para evitar el
ingreso de sustancias potencialmente tóxicas al organismo, sino también para
evitar la deshidratación derivada de la pérdida de agua que se presenta cuando
la piel es lesionada.
Esta solución de partículas
en las que nuestras células desarrollan sus procesos vitales, ejerce una
presión específica, la cual es conocida cómo presión osmótica y es de suma
importancia regularla, por ejemplo en el plasma encontramos que la presión
osmótica esta en equilibrio cuando se alcanza una concentración de 0.89% de
NaCl (cloruro de sodio). Imagina una célula, la cual la sumergimos en un medio
con 0.01% de NaCl, al intentar establecer un equilibrio saldrán moléculas de
NaCl del interior de la célula e ingresarán moléculas de agua, hasta alcanzar
un equilibrio, sin embargo, la célula se rompe al igual que un globo al
llenarlo de agua, este fenómeno se conoce como lisis, si colocamos a nuestra
célula en un medio con alta concentración de sales, digamos un 15% de NaCl,
ocurre lo opuesto que en la lisis, es decir, el agua de la célula sale
intentando establecer un equilibrio e ingresan las moléculas de NaCl, haciendo
que la célula se deshidrate y adquiera un aspecto de uva pasa, este fenómeno es
conocido como crenación.
Cuando se presenta una
solución con alta concentración de sales, es conocida como solución
hipertónica, cuando la solución está por debajo de la concentración mínima
permisible, es designada como hipotónica y cuando presenta la misma presión se
conoce como isotónica, es por eso que en los hospitales, las soluciones
intravenosas, que tan comúnmente se usan en la posología de fármacos, deben de
ser isotónicas, de lo contrario se corre el riesgo de producir daños muy graves
al organismo.
Como ya sabemos, las
membranas celulares se encuentran conformadas por fosfolípidos, carbohidratos y
proteínas, son las proteínas las responsables de mantener las condiciones
osmóticas ideales, podemos encontrar canales iónicos formados por un grupo de
proteínas integrales, estos canales iónicos son específicos para un tipo de
molécula, por ejemplo, canales de sodio o calcio. Los canales tienen como característica
que responden a un ligando, el cual al unirse al canal, promueven su apertura y
por lo tanto la entra o salida de las diversas moléculas. Por otro lado existen
las bombas, las cuales funcionan exactamente como bombas, es decir, extraen o
ingresan diversas moléculas en contra de
un gradiente de concentración.
Podemos decir que, en
relación al consumo de energía, el transporte de membrana se puede dividir en;
pasivo, es decir se presenta de forma espontanea, va a favor de un gradiente de
concentración, las moléculas migran de donde hay mayor cantidad a donde hay
menor cantidad y no gasta energía, por ejemplo el agua a difundir de un lado a
otro de la membrana. El segundo tipo de transporte es el facilitado, en este
caso, no se gasta energía, pero la molécula requiere la presencia de un
transportador (una proteína), por ejemplo el ingreso del L-triptófano al
encéfalo, requiere la presencia de un transportador en la barrera
hematoencefálica, o el ingreso de glucosa que aprovecha el gradiente generado
por el sodio (Na). El tercer tipo es el transporte activo, en el cual se
requiere de un transportador, una bomba, este transporte gasta energía y va en
contra de un gradiente de concentración, es decir, funciona de donde hay menos
a donde hay más, un sistema ampliamente estudiado es la bomba de Na/K ATPasa,
de la cual encontramos miles en cada membrana celular, este sistema restablece
las condiciones iónicas del medio, cuando un impulso nervioso recorre el axón
de una neurona produce la salida de potasio (K) y la entrada de Na de la
célula, este cambio en los iones generan cambios en el potencial eléctrico, una
vez que ha pasado el impulso, se deben de restablecer estas condiciones y es
allí donde trabaja la bomba de Na/K ATPasa, literalmente “saca” al Na en contra
de su gradiente y “mete” el K regresando al potencial de reposos, en espera de
un nuevo impulso.
Por el sentido del
movimiento de las moléculas, podemos decir que el transporte de membrana se
presenta en forma uniporte (uniporter), es decir, una sola molécula entra o
sale, por ejemplo el transporte de L-Triptófano. Simporte (symporter) dos
moléculas entran o salen, siempre en forma paralela, por ejemplo el transporte
de la glucosa, que aprovecha el gradiente generado por el Na y finalmente
tenemos el transporte de tipo antiporte (antiporter) en el cual se transportan
dos moléculas, en forma antiparalela, es decir una entra y la otra sale, como
en el ejemplo de la bomba de Na/K.
La regulación de los
mecanismos que anteriormente citamos, es algo complicada y recientemente se han
hecho avances en el entendimiento de los niveles de regulación de dichos
eventos, sin embargo, lo que conocemos actualmente es muy escaso, pero cuando
se presentan fallas en la regulación de estos mecanismos, podemos observar graves
problemas de salud, por ejemplo, en el desarrollo de la diabetes mellitus tipo
2, las células están expuestas a altas concentraciones de glucosa y de
insulina, pero llega un momento en el que los receptores de insulina ya no
responden de la misma forma al estímulo y esto produce que la glucosa no ingrese
a la célula y generen los estados ya por todos conocidos del diabético. Así
mismo, existen varias situaciones fisiológicas en las cuales, las células dejan
abierto el canal de K lo que promueve una despolarización, si esta situación se
presenta en el cerebro, se producen convulsiones y/o alteraciones en las
funciones neurológicas normales.
Estos ejemplos anteriores
son muestras claras de la importancia en la regulación de los diversos
mecanismos que controlan el transporte de sustancias en la membrana celular.
Por el momento dejamos hasta aquí esta descripción, agradezco tu atención y si
tienes algún comentario, es bienvenido