Acuaporina

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Parte de la actividad metabólica, es la capacidad de mover materiales dentro y fuera de la célula. Esto es importante en la comunicación celular y en el funcionamiento normal de la célula. Por ejemplo, para que las células de su sistema nervioso funcionen correctamente, iones, agua, proteínas y otras moléculas, necesitan estar capacitadas para pasar hacia adentro y hacia afuera de la célula. Las células del sistema nervioso forman redes. Estas, como todas las células, están capacitadas para funcionar porque ellas pueden controlar qué sustancias entran a la célula y qué sustancias se quedan fuera. Estos materiales se mueven dentro y fuera de la célula pasando por la membrana plasmática. La membrana plasmática envuelve la célula y separa el interior de la célula de su ambiente. Esta membrana semipermeable selectiva está compuesta por una bicapa de lípidos. Los fosfolípidos componen una gran parte de la membrana plasmática y forman una bicapa. La estructura de doble capa se debe a la disposición cola a cola de las las colas hidrofóbicas apolares, compuesta por dos cadenas de ácidos grasos y las cabezas hidrofílicas polares compuestas por glicerol y alcohol fosforilado. La bicapa lípida mide de 5 a 10 nanómetros1 de espesor y posee proteínas empotradas (embebidas) en la bicapa-fosfolipídica. Algunas membranas celulares también contienen colesterol2. La membrana plasmática contiene diferentes tipos de proteínas, que son específicas para el funcionamiento particular de la célula. Estas proteínas también permiten que las células interactúen con sus ambientes. La estructura completa de la membrana plasmática, se puede describir como un "modelo de mosaico fluido". La bicapa fosfolípida tiene propiedades cuasi fluidas y las diferentes proteínas y su adhesión a ambos lados de la membrana la asemejan a un mosaico. La membrana plasmática es la "guardiana" de la célula, permitiendo que ciertas sustancias entren y salgan de la célula en cierto tiempo y en ciertas cantidades. La difusión es un proceso en el cual las sustancias se mueven a través de la membrana de un área de mayor concentración a un área de menor concentración o entre áreas de cargas eléctricas opuestas. Esto es llamado gradiente electroquímico. Pequeñas partículas sin carga, principalmente gases como el oxígeno y dióxido de carbono pueden difundir a través de la membrana plasmática moviéndose entre los fosfolípidos en la bicapa. Sin embargo, la célula necesita controlar lo que entra y sale y así las proteínas transportadoras ayudan en el movimiento selectivo de otras moléculas a través de la membrana sin requerir energía. A través de la difusión facilitada pasan las moléculas grandes, las polares y los iones cargados por medio de proteínas canal que están empotradas en la bicapa. El transporte de otras sustancias requiere de un transportador especial, que se unirá a la sustancia en un lado de la membrana, lo cual provoca un cambio de forma en la proteína transportadora, causando la liberación de la sustancia en el otro lado. Cuando la sustancia movida por medio de la membrana es agua, el proceso se llama osmosis. El citoplasma de la célula, así como el fluido intersticial3 está compuesto de disoluciones. El solvente, usualmente agua, se mueve a través de una membrana semi-permeable hacia una concentración de soluto más alta, constituido por varias moléculas o iones, hasta que se alcanza el equilibrio de las soluciones. La membrana plasmática contiene proteínas llamadas aquaporinas, las cuales son canales especiales para el movimiento del agua durante la osmosis. Una célula en un ambiente hipertónico, tendrá movimiento de agua desde dentro de la célula hacia la mayor concentración de solutos en la solución fuera de la célula. En una solución hipotónica, la concentración de solutos es más alta dentro de la célula que en el ambiente exterior, así que el agua se difundirá hacia adentro de la célula. Cuando las soluciones en cada lado de la membrana alcanza el equilibrio, se les conoce como isotónicas. Cuando las sustancias necesitan ser conducidas en contra de su gradiente de concentración, osea, de baja a alta concentración, se requiere de transporte activo. Este proceso usa energía para mover una sustancia a través de la membrana, usando proteínas transportadoras selectivas. La bomba sodio-potasio, es una proteína transportadora especializada en la membrana, bastante común en la mayoría de las células animales, que mueven los iones de sodio y potasio a través de la membrana plasmática. El ATP, hace funcionar la bomba en el movimiento de los iones desde baja a alta concentración, moviendo los iones de sodio fuera de la célula en donde se concentran y trayendo iones de potasio hacia adentro de la célula, en donde la concentración es mayor en comparación al exterior de ésta. En otras instancias de transporte activo, el gradiente de concentración creado a partir de la acción de una bomba se puede utilizar para introducir energía a otras bombas diferentes, proceso conocido como transporte acoplado. El mayor gradiente de concentración de los iones de sodio es usado para traer glucosa al interior de la célula, en contra de su gradiente de concentración. La membrana plasmática con la bicapa lipídica y varias proteínas integradas, proporciona una barrera entre el ambiente interior de la célula y el ambiente que la rodea. El funcionamiento y la estructura de la membrana plasmática, junto al proceso de mover materiales dentro y fuera de la célula, permiten las acciones metabólicas que las células necesitan para funcionar así como para la continuación de la vida.