Biologia de los microorganismos (17)

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E S T R U C T U R A Y F U N C I O N E S D E L A S C É L U L A S M I C R O B I A N A S 41
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transporte mediado por transportadores es su alta especifici-
dad. Muchas proteínas transportadoras se unen solo un tipo 
de molécula, mientras que unas pocas transportan moléculas 
relacionadas entre sí, como algunos azúcares diferentes o algu-
nos aminoácidos diferentes. Esta economía reduce la necesidad 
de proteínas transportadoras diferentes para cada aminoácido 
o azúcar. Una tercera característica fundamental de los siste-
mas transportadores es que su síntesis suele estar estrictamente
regulada por la célula. Es decir, la dotación específica de los
transportadores presentes en la membrana citoplasmática de
una célula es función tanto de la naturaleza como de la concen-
tración de los recursos en su entorno. Algunos nutrientes son
transportados por un transportador cuando se encuentran en
alta concentración, y por otro diferente, normalmente de mayor 
afinidad, cuando la concentración es muy baja.
MINIRREVISIÓN
 ¿Por qué una célula no puede depender solamente de la 
difusión simple como forma de adquirir sus nutrientes?
 ¿Por qué el daño físico a la membrana citoplasmática puede 
ser mortal para la célula?
2.9 Transporte de nutrientes
Para impulsar el metabolismo y mantener el crecimiento, las 
células necesitan importar nutrientes y exportar residuos de 
manera continua. Para cumplir esos requisitos, en los procario-
tas existen varios mecanismos de transporte, cada uno de ellos 
con características propias.
Mecanismos de transporte y transportadores
En los procariotas se han caracterizado al menos tres meca-
nismos de transporte. Del transporte simple, se encarga una 
sola proteína transmembranaria de transporte, la transloca-
ción de grupo utiliza una serie de proteínas en el transporte, y 
los sistemas de transporte ABC están formados por tres com-
ponentes: una proteína de unión a sustrato, un transportador 
integrado en la membrana y una proteína que hidroliza ATP 
(Figura 2.20). Todos estos sistemas impulsan el acto real de trans-
porte mediante la fuerza protonmotriz, el ATP o algún otro 
compuesto orgánico rico en energía.
pequeñas moléculas hidrófobas atraviesan la membrana por 
difusión, las moléculas polares y cargadas no se difunden, sino 
que deben ser transportadas. Ni siquiera una sustancia tan 
pequeña como un protón (H+) puede difundirse a través de la 
membrana. En la Tabla 2.2 se muestra la permeabilidad relativa 
de la membrana a algunas sustancias biológicamente relevan-
tes. Como se puede ver, la mayoría de las sustancias no pueden 
difundirse a la célula, por lo que deben ser transportadas.
Una sustancia que atraviesa libremente la membrana en 
ambas direcciones es el agua, una molécula con cierta polari-
dad pero lo suficientemente pequeña para pasar entre las molé-
culas de fosfolípidos de la bicapa lipídica (Tabla 2.2). Además 
del agua que entra por difusión, las proteínas de la membrana 
llamadas acuaporinas funcionan acelerando el movimiento del 
agua a través de la membrana. Por ejemplo, la acuaporina AqpZ 
de Escherichia coli importa o exporta agua hacia o desde el cito-
plasma, según sean las condiciones osmóticas.
Proteínas transportadoras
Las proteínas transportadoras no solo transportan solutos a tra-
vés de la membrana: también los acumulan en el interior de la 
célula contra el gradiente de concentración. La necesidad de un 
transporte mediado es fácil de entender. Si la difusión fuera el 
único mecanismo de entrada de solutos en la célula, la concen-
tración intracelular de nutrientes nunca superaría la concen-
tración extracelular, que para la mayoría de los nutrientes es 
bastante baja en la naturaleza (Figura 2.19) y resultaría insuficiente 
para que las células llevaran a cabo las reacciones bioquímicas. 
Las reacciones de transporte mueven los nutrientes de zonas de 
baja concentración a otras de alta concentración y, como vere-
mos en la sección siguiente, esto conlleva un coste energético. 
Los sistemas de transporte presentan diversas propiedades 
características. En primer lugar, a diferencia de lo que ocurre 
en la difusión, los sistemas de transporte tienen efecto de satu-
ración. Si la concentración de un sustrato es lo bastante alta 
para saturar al transportador, lo que suele ocurrir a concentra-
ciones muy bajas de sustrato, la velocidad de entrada alcanza 
un máximo y la adición de más sustrato no aumenta dicha 
velocidad (Figura 2.19). Esta característica de las proteínas 
transportadoras es esencial para concentrar nutrientes a par-
tir de ambientes muy diluidos. Una segunda característica del 
Tabla 2.2 Comparación de la permeabilidad 
de las membranas a diversas moléculas
Sustancia Tasa de permeabilidada
Potencial de difusión 
en una célula
Agua 100 Excelente
Glicerol 0,1 Buena
Triptófano 0,001 Bueno/bajo
Glucosa 0,001 Bueno/bajo
Ion cloruro (Cl−) 0,000001 Muy bajo
Ion potasio (K+) 0,0000001 Extremadamente bajo
Ion sodio (Na+) 0,00000001 Extremadamente bajo
a Escala relativa de permeabilidad respecto a la permeabilidad al agua, 
considerada como 100. La permeabilidad de la membrana al agua puede 
alterarse por las acuaporinas.
Figura 2.19 Transporte frente a difusión. En el transporte, la velocidad 
de entrada presenta saturación a una concentración exterior relativamente baja.
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Transportador saturado
Transporte
Difusión simple
Concentración exterior de soluto
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