Difusión simple
El agua, el oxígeno, el dióxido de carbono y otras pocas moléculas simples difunden libremente a través de las membranas celulares. El dióxido de carbono y el oxígeno, ambos no polares, son solubles en lípidos y se mueven fácilmente a través de la bicapa lipídica de la membrana.
A pesar de su polaridad, las moléculas de agua también atraviesan la membrana sin impedimento, aparentemente a través de aberturas hidrofilicas. Estas pueden ser poros permanentes, creados por la estructura terciaria de algunas de las proteínas integrales de la membrana, o bien aberturas momentáneas resultantes de los movimientos de las moléculas de lípidos.
Otras moléculas polares, si son lo suficientemente pequeñas, también difunden a través de estas aberturas. La permeabilidad de la membrana a los solutos varía inversamente con el tamaño de las moléculas, lo que indica que las aberturas son pequeñas y que la membrana actúa en este aspecto como un cedazo.
La difusión para que sea eficiente no sólo requiere de una distancia relativamente corta, sino más bien de un gradiente de concentración pronunciado. Las células mantienen estos gradientes gracias a sus actividades metabólicas, logrando de esta manera acelerar el proceso de la difusión.
Un ejemplo es el dióxido de carbono el cual se produce constantemente, a medida que la célula oxida moléculas de combustible para obtener su energía. El resultado de este proceso, eleva la concentración de bióxido de carbono dentro de la célula con respecto al exterior.
Así se mantiene un gradiente entre el interior de la célula y el exterior; y el dióxido de carbono se difunde hacia afuera de la célula a favor de este gradiente. De modo inverso, el oxígeno es consumido por la célula en el curso de sus actividades, de modo que el oxígeno presente en el aire, en el agua o en la sangre tiende a penetrar en las células por difusión, nuevamente a favor de un gradiente.
De modo semejante, dentro de una célula, las moléculas o los iones a menudo se producen en un sitio y se utilizan en otro. De esta manera se establece un gradiente de concentración entre las dos regiones, y la sustancia difunde a favor del gradiente desde el sitio de producción al sitio de utilización.
Una membrana que permite el pasaje de algunas sustancias mientras bloquea el de otras, se dice que es selectivamente permeable. El movimiento de moléculas agua a través de la membrana es un caso especial de difusión, que se conoce como ósmosis. La ósmosis da como resultado la transferencia neta de agua de una solución que tiene un potencial hídrico mayor a una solución que tiene un potencial hídrico menor.
En ausencia de otros factores que ejerzan influencia en el potencial hídrico (como la presión), el movimiento del agua en la ósmosis procederá de una región de menor concentración de soluto ( de mayor concentración de agua) a una región de mayor concentración de soluto (menor concentración de agua). La presencia de soluto disminuye el potencial hídrico y, por tanto, crea un gradiente de potencial a lo largo del cual se difunde el agua.
La difusión del agua no se ve afectada por la naturaleza de la sustancia que está disuelta en ella, sino solamente por cuanto se encuentra disuelta, o sea, por la concentración de partículas de soluto (moléculas oiones) en el agua. La palabra isotónico fue acuñada para describir dos o más soluciones que tienen el mismo número de partículas disueltas por unidad de volumen y, por tanto, el mismo potencial hídrico.
No hay movimiento neto de agua a través de una membrana que separe dos soluciones isotónicas, a menos, por supuesto (y, por lo tanto, un potencial hídrico mayor) se conoce como hipotónica, y la que tiene más soluto (menor potencial hídrico se conoce como hipertónica. (Nótese que iso significa el mismo»; hiper significa «más» en este caso menos cantidad de partículas de soluto).
En la ósmosis, las moléculas de agua difunden de una solución hipotónica (o desde el agua pura) a una solución hipertónica a través de una membrana selectivamente permeable.
La mayoría de las moléculas orgánicas de importancia tienen grupos funcionales polares y, por lo tanto, son hidrofilicas; a diferencia de CO2, O2 y el H2O, ellas no pueden atravesar libremente la barrera lipídica por difusión simple. De modo similar, los iones que son de importancia crucial en la vida de la célula no pueden difundir a través de la membrana.
Aunque los iones individuales, como el Na y el Cl- son bastante pequeños, en solución acuosa se encuentran rodeados por moléculas de agua; tanto el tamaño como las cargas de los agregados resultantes evitan que los iones se deslicen a través de las aberturas que permiten el pasaje de las moléculas hidrofilicas, excepto las muy pequeñas, depende de proteínas integrales de la membranaque actúan como transportadores, transfiriendo a las moléculas hacia uno u otro lado.
Las proteínas de transporte de membrana celular y de los organelos son altamente selectivas; una proteína determinada puede aceptar una molécula, mientras que excluye a otra casi idéntica. Algunas proteínas de transporte pueden trasladar sustancias a través de la membrana solamente si hay un gradiente de concentración favorable.
Este acarreo mediado por transportador se conoce como difusión facilitada.Otras proteínas pueden trasladar moléculas contra un gradiente de concentración, proceso conocido como transporte activo.
La difusión facilitada, al igual que la difusión simple discutida previamente, es un proceso pasivo que no requiere despliegue energético por parte de la célula; el transporte activo, en cambio, requiere el gasto de energía celular.
Fuente: Apuntes de la materia de Biología de la Unideg
