Biología - Eldra Solomon, Linda Berg, Diana Martin - 9 Edición-comprimido-149

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Membranas biológicas 115
pacios que se forman entre las cadenas de ácidos grasos de la bicapa en 
su movimiento continuo. Como resultado, las moléculas de agua cruzan 
lentamente la bicapa de lípidos.
La bicapa de lípidos de la membrana plasmática es relativamente 
impermeable a los iones cargados, independientemente de su tamaño, 
por lo que los iones y moléculas polares más grandes pasan a través de la 
bicapa lentamente. Los iones son importantes en la señalización celular 
y en muchos otros procesos fi siológicos. Por ejemplo, muchos procesos 
celulares, como la contracción muscular, dependerán de los cambios en 
la concentración citoplásmica de los iones de calcio. La glucosa, los ami-
noácidos, y otros compuestos necesarios en el metabolismo son moléculas 
polares que también pasan a través de la bicapa de lípidos lentamente. 
Esto es ventajoso para las células porque la impermeabilidad de la mem-
brana plasmática les evita que se difundan al exterior. ¿Entonces cómo 
obtienen las células los iones y las moléculas polares que necesitan?
Las proteínas de transporte pasan las 
moléculas de un lado a otro de las membranas
Los sistemas de proteínas de transporte que mueven a través de las 
membranas iones, aminoácidos, azúcares y otras moléculas polares
necesarias, evolucionaron aparentemente muy pronto al origen de las cé -
lulas. Estas proteínas transmembrana se han encontrado en todas las 
membranas biológicas. Los dos tipos principales de proteínas de trans-
porte de membrana son las proteínas transportadoras y las proteínas de 
canal. Cada tipo de proteína de transporte traslada un tipo específi co
de ion o molécula o un grupo de sustancias relacionadas.
Las proteínas de transporte, también llamadas transportadoras, 
se unen al ion o a la molécula, experimentando cambios en su forma, 
que provocan el movimiento de la molécula a través de la membrana. La 
transferencia de solutos mediante las proteínas transportadoras ubica-
das dentro de la membrana se llama transporte mediado por el trans-
portador. Como se analizará, las dos formas de transporte mediado por 
el transportador (difusión facilitada y transporte activo mediado por el 
transportador), difi eren en sus capacidades y fuentes de energía.
Los transportadores ABC forman un gran e importante grupo de 
proteínas transportadoras. El acrónimo ABC corresponde a las siglas en 
inglés de ATP-binding cassett e (casete de unión a ATP). Se encuentra
en las membranas celulares de todas las especies, los transportadores ABC 
usan la energía donada por la ATP para el traslado de ciertos iones, azúca-
res y polipéptidos a través de las membranas celulares. Los científi cos han 
identifi cado aproximadamente 48 tipos de transportadores ABC en las 
células humanas. Las mutaciones en los genes que codifi can estas proteí-
nas causan o contribuyen a muchas enfermedades humanas, incluyendo 
la fi brosis quística y otras enfermedades neurológicas. Los transportado-
res ABC trasladan fármacos hidrófobos fuera de la célula. Clínicamente, 
esta respuesta puede ser un problema porque ciertos transportadores 
eliminan antibióticos, antimicóticos y medicamentos anticancerígenos.
Las proteínas de canal forman túneles, llamados poros, a través de 
la membrana. Muchos de estos canales están bloqueados, lo que signifi ca 
que se pueden abrir y cerrar. Las células regulan el paso de materiales a 
través de los canales mediante la apertura y el cierre de las puertas que 
los bloquean en respuesta a cambios eléctricos, estímulos químicos, o 
estímulos mecánicos. El agua y tipos específi cos de iones son transpor-
tados a través de canales. Hay numerosos canales de iones en todas las 
membranas de cada célula.
Las porinas son proteínas transmembrana de canal que permiten 
que diversos solutos o agua pasen a través de las membranas. Estas pro-
teínas de canal son cilindros huecos, con estructura de barril debido al 
enrollamiento hacia arriba de láminas b, que forman poros. Los investi-
organizadas en secuencias que le permiten al orgánulo regular efi cazmente la 
serie de reacciones que ocurren en la respiración celular o en la fotosíntesis.
Algunas proteínas de membrana son receptores que reciben informa-
ción de otras células en forma de señales químicas o eléctricas. La mayoría 
de las células de los vertebrados tienen receptores para las hormonas libe-
radas por las glándulas endocrinas. La información puede ser transmitida 
desde las proteínas de la membrana plasmática al interior de la célula me-
diante la transducción de señales (se analiza en el capítulo 6; fi gura 5-10e).
Algunas proteínas de membrana sirven como etiquetas de identifi -
cación que otras células reconocen. Por ejemplo, ciertas células humanas 
reconocen como extrañas las proteínas de la superfi cie o antígenos, de 
las células bacterianas. Los antígenos estimulan las defensas inmunita-
rias que destruyen las bacterias (fi gura 5-10f). Cuando ciertas células 
se reconocen mutuamente, se conectan para formar tejidos. Algunas 
proteínas de membrana forman uniones entre células adyacentes (fi gura 
5-10g). Estas proteínas también pueden servir como puntos de anclaje 
para la compleja red de elementos del citoesqueleto. En las secciones 
que restan de este capítulo, se analizarán las funciones de las proteínas de 
membrana celular en el transporte de materiales dentro y fuera de la cé-
lula, y se estudiarán las uniones entre las células. Se analizarán otras fun-
ciones de las membranas celulares en varios de los capítulos que siguen.
Repaso
 ■ ¿Cómo funcionan las proteínas en el transporte de materiales dentro 
de la célula?
 ■ ¿Qué función desempeñan las proteínas de membrana en el 
reconocimiento celular?
5.3 ESTRUCTURA Y PERMEABILIDAD
DE LA MEMBRANA CELULAR
■■ OBJETIVO DE APRENDIZAJE
6 Describir la importancia de la permeabilidad selectiva de las membranas 
y comparar las funciones de las proteínas transportadoras y las proteínas 
de canal.
Una membrana es permeable a una sustancia dada si permite que la sus-
tancia pase a través de ella y es impermeable si no lo hace. La estructura 
del mosaico fl uido de las membranas biológicas les permite funcionar 
como membranas de permeabilidad selectiva o semipermeables, 
dejando que algunas, pero no todas, las sustancias pasen a través de ellas. 
En respuesta a las diversas condiciones ambientales o las necesidades de la 
célula, una membrana puede ser una barrera para una sustancia par ticular 
en un momento y promover activamente su paso en otro momento. Me-
diante la regulación del tráfi co químico a través de su membrana plasmá-
tica, una célula controla su volumen y su composición interna iónica y 
molecular. Esta regulación permite que la composición molecular de la 
célula sea bastante diferente a la de su entorno externo.
Las membranas biológicas constituyen 
una barrera para las moléculas polares
En general, las membranas biológicas son más permeables a pequeñas 
moléculas no polares (hidrófobas). Tales moléculas pueden pasar a tra-
vés de la bicapa de lípidos hidrófoba. Gases como el oxígeno y el dióxido 
de carbono son moléculas pequeñas, no polares que cruzan la bicapa de 
lípidos con rapidez. A pesar de que las moléculas de agua son polares, 
su tamaño es lo sufi cientemente pequeño para pasar a través de los es-
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	Parte 1 La organización de la vida
	5 Membranas biológicas
	5.2 Descripción de las funciones de las proteínas de membrana
	Repaso
	5.3 Estructura y permeabilidad de la membrana celular
	Las membranas biológicas constituyen una barrera para las moléculas polares
	Las proteínas de transporte pasan las moléculas de un lado a otro de las membranas