Transporte de macromoléculas y partículas: endo y exocitosis

Transporte de macromoléculas y partículas: endo y exocitosis

Tipos de transporte celular

Las macromoléculas o partículas grandes se introducen o expulsan de la célula por dos mecanismos: exocitosis y endocitosis. La endocitosis es una forma de transporte activo en el que una célula transporta moléculas u organismos hacia su interior, tales como proteínas.La exocitosis es todo lo contrario, la célula transporta moléculas fuera de ella. Existen tres tipos de endocitosis: pinocitosis, fagocitosis y endocitosis mediada por receptores. La endocitosis y su contra parte, la exocitosis, son utilizadas en todas las células porque la mayoría de las sustancias químicas importantes para ellas son moléculas grandes y polares que no pueden pasar a través de la membrana, o bien la célula engulle organismos como medio de defensa y ataque.

Introducción

El transporte de particulas de gran tamaño hacia afuera y hacia adentro de la célula involucran la formación y fusión de vesículas con la membrana celular. Por ejemplo, para secretar insulina hacia afuera de las células, las células que producen esta proteína la empaquetan en vesículas especiales; en respuesta a señales extracelulares, estas vesículas se fusionan con la membrana celular y se abren hacia el espacio extracelular, liberando la insulina al exterior; éste proceso de fusión y liberación es denominado exocitosis.

Transporte en una célula. En la parte inferior se puede observar una comparación entre endocitosis y exocitosis.

La ingesta de macromoléculas es similar al mecanismo de exocitosis pero con la secuencia invertida. La sustancia o molécula a ser ingerida es encerrada progresivamente por una pequeña porción de la membrana, la cual desarrolla una invaginación y luego se desprende para formar una vesícula intracelular que contiene la molécula ingerida. A este proceso se le conoce como endocitosis.

Una característica importante de estos mecanismos es que en ambos, la macromolécula secretada o ingerida se almacenan en vesículas que no se mezclan con la mayoría de las otras macromoléculas u orgánulos del citoplasma. Las vesículas están diseñadas para fusionarse sólo con membranas específicas.

Transporte activo

El transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas moléculas atraviesan la membrana plasmática contra un gradiente de concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta concentración con el consecuente gasto de energía, es decir se realiza un gasto de ATP. Hay dos tipos de transporte activo:

• Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio o Bomba Na/K
• Transporte activo secundario o cotransporte

Endocitosis

Tipos de endocitosis

La endocitosis es un proceso por el cual la célula introduce moléculas grandes o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma. Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis. La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo.

Muchas de las partículas y moléculas ingeridas por las células, ya sea por fagocitosis o pinocitosis terminan en los lisosomas. Las partículas grandes son llevadas a los fagosomas, los cuales se fusionan con los lisosomas para formar fagolisosomas. Los fluidos y moléculas ingeridos por pinocitosis son transferidos inicialmente a orgánulos intermediarios denominados endosomas, donde después son transportadas a los lisosomas. Debido a que los lisosomas contienen una gran variedad de enzimas degradantes, la mayoría del material de los fagosomas y endosomas es degradado; los productos de estas degradaciones (aminoácidos, azúcares, nucleótidos), son transportados hacia el citoplasma donde pueden ser aprovechados por la célula.

Pinocitosis

La pinocitosis, es un tipo de endocitosis que consiste en la captación de material del espacio extracelular por invaginación de la membrana citoplasmática. Con desprendimiento hacia el interior celular de una vesícula que contiene líquido con posibles moléculas disueltas o partículas sólidas en suspensión. Puede estar en contra del gradiente de concentración PERO no influye ya que es una vesícula, así que da igual que vaya o no en forma de gradiente

Fagocitosis

La fagocitosis, es un tipo de endocitosis por el cual algunas células (fagocitos y protistas) rodean con su membrana citoplasmática partículas sólidas y las transportan al interior celular. Esto se produce gracias a la emisión de pseudópodos alrededor de la partícula o microorganismo hasta englobarla completamente y formar alrededor de él una vesícula, llamada fagosoma, la cual fusionan posteriormente con lisosomas para degradar el antígeno fagocitado.

Endocitosis mediada por receptores

La endocitosis mediada por receptores es de tipo específica, captura macromoléculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmática (específicas). Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesículas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente.

Exocitosis

Tipos de exocitosis

Es la expulsión o secreción de sustancias como la insulina a través de la fusión de vesículas con la membrana celular. La exocitosis es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática, liberando su contenido.

El acoplamiento o anclaje molecular es un proceso mediante el cual la vesícula exocítica se une a la membrana plasmática antes de la fusión; se cree que en este proceso interviene un reconocimiento molecular entre la vesícula y la membrana plasmática.

La exocitosis es el proceso durable que consume energía. En el cual una célula dirige el contenido de vesículas secretoras de la membrana celular y en el espacio extracelular. Estas vesículas unidas a la membrana contienen proteínas solubles para ser secretadas al medio extracelular, así como proteínas y lípidos de membrana que se envían para convertirse en componentes de la membrana celular. Sin embargo, el mecanismo de la secreción de contenidos intravesicales fuera de la célula es muy diferente de la incorporación en la membrana celular de los canales de iones, moléculas de señalización, o receptores. Mientras que para el reciclado de la membrana y la incorporación en la membrana celular de los canales de iones, moléculas de señalización, o receptores se requiere la fusión completa de la membrana, para la secreción celular no es la fusión de vesículas transitoria con la membrana celular en un proceso llamado exocitosis, el vertido de su contenido fuera del medio ambiente de la célula. El examen de las células siguientes secreción mediante microscopía electrónica de demostrar una mayor presencia de vesículas parcialmente vacíos siguientes secreción. Esto sugiere que durante el proceso de secreción, sólo una parte del contenido vesicular es capaz de salir de la célula. Esto sólo podría ser posible si la vesícula estableciera temporalmente continuidad con la membrana plasmática de la célula, expulsar a una parte de su contenido, a continuación, desmonte, vuelva a sellar, y se encierran en el citosol (endocitosis). De esta manera, la vesícula secretora puede ser reutilizado para las siguientes rondas de exo-endocitosis, hasta que esté completamente vacía de su contenido.

Tipos de exocitosis

Las proteínas que serán secretadas son sintetizadas en los ribosomas en el retículo endoplásmico y son transportadas hacia el aparato de Golgi por vesículas de transporte. En el aparato de Golgi son modificadas y empacadas en vesículas que se van hacia el citoplasma y posteriormente se fusionan con la membrana celular para ser secretadas. Por el contrario, pequeñas moléculas como la histamina, son transportadas activamente del citoplasma hacia vesículas pre formadas, que generalmente están diseñadas para moléculas específicas. Algunas proteínas son continuamente secretadas por las células que las producen, siendo empacadas en vesículas de transporte en el aparato de Golgi y enviadas a la membrana; dichas moléculas siguen la ruta constitutiva de la secreción. En otras células, proteínas específicas o moléculas pequeñas se almacenan en vesículas especiales, que se fusionan con la membrana sólo cuando la célula es estimulada por una señal extra celular, estas moléculas siguen la ruta regulada de la secreción.

La ruta constitutiva se realiza en todas las células, mientras que la ruta regulada se encuentra principalmente en células especializadas en secretar sus productos de una manera rápida cuando el organismo lo requiere (productos como hormonas, neurotransmisores o enzimas digestivas). En estas células especializadas la señal para realizar la secreción es generalmente un mensajero químico, como una hormona, que se une a las proteínas receptoras de la superficie.