La reproducción Asexual se da por mecanismos mitoticos, este mecanismo consiste en que de un organismo ya desarrollado, se desprende una sola célula y que por procesos de mitosis son capaces de crear un nuevo individuo totalmente nuevo, pero geneticamente igual al primero, este tipo de reproducción se lleva a cabo sin necesidad de células sexuales o gametos.
La reproducción asexual tiene varias modalidades básicas en las cuales se dan:
Reproducción asexual en animales
La gemación o yemación:
Es la división desigual, esta consiste en la formación de prominencias sobre el individuo progenitor, que al crecer y desarrollarse origina nuevos seres que pueden separarse del organismo parental.
Fragmentación o escisión:
Es un método de división asexual animal por el cual, un individuo se divide en uno o mas trozos, cada uno de ellos tiene la capacidad de reconstruir otro organismo por completo.
Bipartición:
Es una forma dereproducción asexualque se lleva a cabo enarqueobacterias,bacterias,levadurasde fisión,algasunicelulares yprotozoos. Consiste en la división del ADN, seguidas de la división del citoplasma (citocinesis), dando lugar a dos células hijas.
La mayor parte de las bacterias se reproducen por bipartición, lo que produce una tasa de crecimiento exponencial. Por ejemplo, bajo condiciones óptimas, la bacteria Escherichia coli se puede dividir una vez cada 20 minutos.
El ADN bacteriano tiene tasas de mutación elevadas. De esta manera, la rápida reproducción bacteriana da amplias oportunidades para que se produzcan nuevas cepas capaces de desarrollar resistencia a antibióticos y les ayuda a proliferar en una gran variedad de ambientes.
Esporulación:
Es un tipo de reproducción tanto mediante esporas como endosporas. Dependiendo de cada organismo, la esporulación se puede ver favorecida o desencadenada por circunstancias medio ambientales adversas, como falta de disponibilidad de nutrientes o de luz; o puede ser parte del ciclo de vida normal durante la reproducción.
Partenogenesis
Es una forma de reproducción basada en el desarrollo de células sexuales femeninas no fecundadas, que se da con cierta frecuencia en platelmintos, rotíferos, tardígrados,crustáceos, insectos, anfibios y reptiles, más raramente en algunos peces y, excepcionalmente, en aves. La partenogénesis fue descubierta por Charles Bonnet. Jan Dzierzon fue el primero en descubrir la partenogénesis de los zánganos de las abejas.
Reproducción asexual en plantas
Mitosporas
Son esporas originadas por mitosis y se considera una modalidad de reproducción asexual en vegetales, y es típica en hongos, musgos, helechos y líquenes. Algunas se mueven por medio de cilios o flagelos, mientras que otras son dispersadas pasivamente por el agua, el viento o los animales.
La formación de estas esporas puede tener lugar externamente, a partir de un órgano esporígeno, o en el interior de unos órganos especiales de la planta denominados esporangios.
Propagulos
Un propagulo es un germen, cualquier parte o estructura de un organismo, generado asexualmente y capaz de desarrollarse separadamente para dar lugar a un nuevo organismo identico al que le formo. Los propagulos pueden ser multicelulares como: - Las yemas -Los bulbos -Los tuberculos -Las semillas
La meiosis es la forma de reproducción celular, este proceso se realiza en las glandulas sexuales para la reproducción de gametos. la reproducción se lleva a cabo a través de dos tipos:
La meiosis solo se da en células sexuales, estas células en general se dice, poseen un total de cromosomas de 23, lo que es la mitad del total de cromosomas que posee una célula, esto se debe a que en la meiosis al realizarse en células sexuales, una célula dada por un individuo de un sexo posee la mitad de la información genética del individuo hijo, y la otra mitad la da otro individuo del sexo puesto, por lo cual para realizar la reproducción de estos, se debe realizar la unión de ambos para generar la carga cromosomica necesaria para procrear otro individuo con características similares al "padre" y "madre" que lo procrearon.
La imagen anterior describe como de una célula que posee la cantidad total de sus cromosomas, se generan 4 células con "n" cantidad de cromosomas que tienen la función de realizar la reproducción de las especies.
Las células sexuales solo contienen la mitad de los cromosomas de las células madre. la cuales poseen un total de 46 (diploides) cromosomas mientras que las células sexuales como el ovulo o los espermatozoides solo contienen un número de 23 cromosomas.
La condición en la que los cromosomas apareados se encuentran ausentes se llama la condición haploide de una célula, cuando una célula haploide se une con otra célula haploide se genera una célula dipolide, y a partir de ellas se generara el proceso de mitosis una y otra ves de lo cual como resultado se obtendrá un ser completamente nuevo, pero con características similares a sus progenitores
La Meiosis posee fases, relacionadas a continuación.
MEIOSIS I
Interfase I
La interfase según algunos autores es el tiempo en el cual la celula se prepara para dividirse, en esta fase ocurre la replicación del ADN y por ende duplicación de material genético.
Profase I
la profase I comienza igual que la primera etapa de la mitosis los cromosomas se forman de la cromatina, estos cromosomas contienen ADN duplicado durante la interfase precedente, mientras la profase I prosigue, dos cosas suceden:
Los cromosomas idénticos forman pares uno con el otro, encontrando su homologo, este apareamiento de cromosomas que ocurre en la primera fase de la mitosis.
Parte de un cromosoma apareado puede ser intercambiado de su cromosoma opuesto. Este proceso se define como cruzado que es el intercambio de material cromosomico durante la sinapsis. que solo ocurre en la primera fase de la meiosis.
Los Cromosomas homólogos unidos por dos cromatides hermanas ya recombinados se separan de los centromeros como nuevos cromosomas hijos.
Telofase I
Cada célula nueva contiene 1 de cada cromosoma homologo y cada cromosoma homologo consiste en 2 cromatides hermanas.
MEIOSIS II
Seguido de la Telofase I la meisios posee otra fase que termina el proceso de meiosis. A continuación se definira las caracteristicas de cada una de las fases relacionadas al termino de la meiosis Profase II Los cromosomas de la profase II NO han sido duplicados, la membrana celular desaparece.
Metafase II
Los cromosomas de la célula se alinean y los centromeros se dividen.
Por cada cromosoma, los microtúbulos cinetocóricos de las cromátidas hermanas las jalan hacia los polos opuestos.
Anafase II
Los centromeros se dividen y se dirigen hacia los polos opuestos de la célula.
Los centrómeros se separan, y las dos cromátidas de cada cromosoma se mueven hacia los polos opuestos en el huso. Las cromátidas separadas, ahora pueden llamarse cromosomas por propio derecho.
Telofase II
Se forman las membranas nucleares y cuando los cromosomas se condensan y vuelve a ser cromatina se observa la producción de 4 células hijas haploides cada una con la mitad del materia genético (Carga cromosomica), en los seres humanos son 23 cromosomas.
Debido al entrecruzamiento, algunos cromosomas tienen segmentos recombinados de los cromosomas progenitores originales.
La membrana nuclear se forma alrededor de cada juego de cromosomas.
Veamos un vídeo en el cual se explica la mitosis y la meiosis con el fin de reforzar la información y para que gráficamente observes cada una de las fases.
La mitosis es el tipo de división del núcleo celular por el cual se conservan los organulos y la información genética contenida en sus cromosomass, que pasa de esta manera a las células hijas resultantes de la mitosis. La mitosis es igualmente un verdadero proceso de multiplicación celular que participa en el desarrollo, el crecimiento y la regeneración del organismo. Este proceso tiene lugar por medio de una serie de operaciones sucesivas que se desarrollan de una manera continua, y que para facilitar su estudio han sido separadas en varias etapas
El resultado esencial de la mitosis es la continuidad de la información hereditaria de la célula madre en cada una de las dos células hijas. El genoma se compone de una determinada cantidad de genes organizados en cromosomas hebras de ADN muy enrolladas que contienen la información genética vital para la célula y el organismo. Dado que cada célula debe contener completa la información genética propia de su especie , la célula madre debe hacer una copia de cada cromosoma antes de la mitosis, de forma que las dos células hijas reciban completa la información. Esto ocurre durante la fase S de la interfase, el período que alterna con la mitosis en el ciclo celular y en el que la célula entre otras cosas se prepara para dividirse.
Tras la duplicación del ADN, cada cromosoma consistirá en dos copias idénticas de la misma hebra de ADN, llamadas cromátides hermanas, unidas entre sí por una región del cromosoma llamada céntromero Cada cromátida hermana no se considera en esa situación un cromosoma en sí mismo, sino parte de un cromosoma que provisionalmente consta de dos cromátidas.
En animales y plantas, pero no siempre en hongos o protistas, la envoltura nuclear que separa el ADN del citoplasma se desintegra, desapareciendo la frontera que separaba el contenido nuclear del citoplasma. Los cromosomas se ordenan en el plano ecuatorial de la célula, perpendicular a un eje definido por un huso acromatico . Éste es una estructura citoesqueletica compleja, de forma ahusada, constituido por fibras que son filamentos de microtubilos. Las fibras del huso dirigen el reparto de las cromátidas hermanas, una vez producida su separación, hacia los extremos del huso. Por convenio científico, a partir de este momento cada cromátida hermana sí se considera un cromosoma completo, y empezamos a hablar de cromosomas hermanos para referirnos a las estructuras idénticas que hasta ese momento llamábamos cromátidas. Como la célula se alarga, las fibras del huso «tiran» por el centrómero a los cromosomas hermanos dirigiéndolos cada uno a uno de los polos de la célula. En las mitosis más comunes, llamadas abiertas, la envoltura nuclear se deshace al principio de la mitosis y se forman dos envolturas nuevas sobre los dos grupos cromosómicos al acabar. En las mitosis cerradas, que ocurren por ejemplo en levaduras, todo el reparto ocurre dentro del núcleo, que finalmente se estrangula para formar dos núcleos separados.
Se llama cariocinesis a la formación de los dos núcleos con que concluye habitualmente la mitosis. Es posible, y ocurre en ciertos casos, que el reparto mitótico se produzca sin cariocinesis (endomitosis) dando lugar a un núcleo con el material hereditario duplicado (doble número de cromosomas).
La mitosis se completa casi siempre con la llamada citocinesis o división del citoplasma. En las células animales la citocinesis se realiza por estrangulación: la célula se va estrechando por el centro hasta que al final se separa en dos. En las células de las plantas se realiza por tabicación, es decir, las células hijas “construyen” una nueva región de pared celular que dividirá la una de la otra dejando puentes de citoplasma (plasmodesmos). Al final, la célula madre se parte por la mitad, dando lugar a dos células hijas, cada una con una copia equivalente y completa del genoma original.
Cabe señalar que las células procariotas experimentan un proceso similar a la mitosis llamado fision binaria . No se puede considerar que las células procariotas experimenten mitosis, dado que carecen de núcleo y únicamente tienen un cromosoma sin centrómero.
La cariocinesis es la división del núcleo celular r. Consiste en la primera fase de la mitosis, que es el proceso por el cual el material genético de una célula madre se distribuye de manera idéntica entre dos células hijas.En células animales poseen un organeloo no membranoso llamado centro celular, formado por un par de centriolo, que al dividirse en profase temprana, se dirigen hacia los polos opuestos de la célula, formando el aparato del huso mitotico, acrosómico o acromático.
InterfaseLa división de las células eucarióticas es parte de un ciclo vital continuo, el ciclo celular, en el que se distinguen dos períodos mayores, la interfase, durante la cual se produce la duplicación del ADN, y la mitosis, durante la cual se produce el reparto idéntico del material antes duplicado. La mitosis es una fase relativamente corta en comparación con la duración de la interfase.
Durante la interfase, la célula se encuentra en estado basal de funcionamiento. Es cuando se lleva a cabo la replicación del ADN y la duplicación de los organelos para tener un duplicado de todo antes de dividirse. Es la etapa previa a la mitosis donde la célula se prepara para dividirse, en ésta, los centríolos y la cromatina se duplican, aparecen los cromosomas los cuales se observan dobles. El primer proceso clave para que se de la división nuclear es que todas las cadenas de ADN se dupliquen (replicación del ADN); esto se da inmediatamente antes de que comience la división, en un período del ciclo celular llamado interfase, que es aquel momento de la vida celular en que ésta no se está dividiendo. Tras la replicación tendremos dos juegos de cadenas de ADN, por lo que la mitosis consistirá en separar esas cadenas y llevarlas a las células hijas. Para conseguir esto se da otro proceso crucial que es la conversión de la cromatina en cromosomas.
La duración del ciclo celular en una célula típica es de 16 horas: 5 horas para G1, 7 horas para S, tres horas para G2 y 1 hora para la división. Este tiempo depende del tipo de célula que sea.
Se produce en ella la condensación del material genético (ADN, que en interfase existe en forma de cromatina), para formar unas estructuras altamente organizadas, los cromosomas Como el material genético se ha duplicado previamente durante la fase S de la Interfase, los cromosomas replicados están formados por dos cromátidas, unidas a través del centriomero por moléculas de cohesinas.
Profase
Uno de los hechos más tempranos de la profase en las celulas animales es la duplicación del centrosoma; los dos centrosomas hijos (cada uno con dos centriolos) migran entonces hacia extremos opuestos de la célula. Los centrosomas actúan como centros organizadores de unas estructuras fibrosas, los microtubulos, controlando su formación , mediante la polimerización de tubulina soluble.6 De esta forma, el huso de una célula mitótica tiene dos polos que emanan microtúbulos.
En la profase tardía desaparece el nucléolo y se desorganiza la envoltura nuclear.
Prometafase
La membrana nuclear se ha disuelto, y los microtubulos invaden el espacio nuclear. Los microtúbulos pueden anclar cromosomas (azul) a través de los cinetocoro o interactuar con microtúbulos emanados por el polo opuesto. La membrana nuclear se separa y los microtubulos invaden el espacio nuclear. Esto se denomina mitosis abierta. Los hongos y algunos protistas , como las algas o las tricomonas, realizan una variación denominada mitosis cerrada, en la que el huso se forma dentro del núcleo o sus microtúbulos pueden penetrar a través de la membrana nuclear intacta.
Cada cromosoma ensambla dos cinetocoros hermanos sobre el centromero, uno en cada cromátida. Un cinetocoro es una estructura proteica compleja a la que se anclan los microtúbulos.Aunque la estructura y la función del cinetocoro no se conoce completamente, contiene varios motores moleculares, entre otros componentes. Cuando un microtubulo se ancla a un cinetocoro, los motores se activan, utilizando energía de la hidrólisis del ATP para "ascender" por el microtúbulo hacia el centrosoma de origen. Esta actividad motora, acoplada con la polimerización/despolimerización de los microtúbulos, proporcionan la fuerza de empuje necesaria para separar más adelante las dos cromátidas de los cromosomas.
Cuando el huso crece hasta una longitud suficiente, los microtúbulos asociados a cinetocoros empiezan a buscar cinetocoros a los que anclarse. Otros microtúbulos no se asocian a cinetocoros, sino a otros microtúbulos originados en el centrosoma opuesto para formar el huso mitótico. La prometafase se considera a veces como parte de la profase.
Metafase
A medida que los microtúbulos encuentran y se anclan a los cinetocoros durante la prometafase, los centrómeros de los cromosomas se congregan en la "placa metafásica" o "plano ecuatorial", una línea imaginaria que es equidistante de los dos centrosomas que se encuentran en los 2 polos del huso.Este alineamiento equilibrado en la línea media del huso se debe a las fuerzas iguales y opuestas que se generan por los cinetocoros hermanos.
Dado que una separación cromosómica correcta requiere que cada cinetocoro esté asociado a un conjunto de microtúbulos (que forman las fibras cinetocóricas), los cinetocoros que no están anclados generan una señal para evitar la progresión prematura hacia anafase antes de que todos los cromosomas estén correctamente anclados y alineados en la placa metafásica.
Entonces tienen lugar dos sucesos. Primero, las proteínas que mantenían unidas ambas cromatidas hermanas (las cohesinas), son cortadas, lo que permite la separación de las cromátidas. Estas cromátidas hermanas, que ahora son cromosomas hermanos diferentes, son separados por los microtúbulos anclados a sus cinetocoros al desensamblarse, dirigiéndose hacia los centrosomas respectivos.
A continuación, los microtúbulos no asociados a cinetocoros se alargan, empujando a los centrosomas (y al conjunto de cromosomas que tienen asociados) hacia los extremos opuestos de la célula. Este movimento parece estar generado por el rápido ensamblaje de los microtúbulos.
Estos dos estados se denominan a veces anafase temprana (A) y anafase tardía (B). La anafase temprana viene definida por la separación de cromátidas hermanas, mientras que la tardía por la elongación de los microtúbulos que produce la separación de los centrosomas. Al final de la anafase, la célula ha conseguido separar dos juegos idénticos de material genético en dos grupos definidos, cada uno alrededor de un centrosoma.
La telofase es la reversión de los procesos que tuvieron lugar durante la profase y prometafase. Durante la telofase, los microtúbulos no unidos a cinetocoros continúan alargándose, estirando aun más la célula. Los cromosomas hermanos se encuentran cada uno asociado a uno de los polos. La membrana nuclear se reforma alrededor de ambos grupos cromosómicos, utilizando fragmentos de la membrana nuclear de la célula original. Ambos juegos de cromosomas, ahora formando dos nuevos núcleos, se descondensan de nuevo en cromatina. La cariocinesis ha terminado, pero la división celular aun no está completa. Sucede una secuencia inmediata al terminar.Telofase
La citocinesis es un proceso independiente, que se inicia simultáneamente a la telofase. Técnicamente no es parte de la mitosis, sino un proceso aparte, necesario para completar la división celular. En las células animales, se genera un surco de escisión (cleavage furrow) que contiene un anillo contráctil de actina en el lugar donde estuvo la placa metafásica, estrangulando el citoplasma y aislando así los dos nuevos núcleos en dos células hijas. Tanto en células animales como en plantas, la división celular está dirigida por vesículas derivadas de aparato de golgi, que se mueven a lo largo de los microtúbulos hasta la zona ecuatorial de la célula. En plantas esta estructura coalesce en una placa celular en el centro del fragmoplasto y se desarrolla generando una pared celular que separa los dos núcleos. El fragmoplasto es una estructura de microtúbulos típica de plantas superiores, mientras que algunas algas utilizan un vector de microtúbulos denominado ficoplasto durante la citocinesis. Al final del proceso, cada célula hija tiene una copia completa del genoma de la célula original. El final de la citocinesis marca el final de la fase M.Citocinesis
Mediante el proceso mitótico, el material genético se divide en dos núcleos idénticos, con lo que las dos células hijas que resultan si se produce la división del citoplasma serán genéticamente idénticas. Por tanto, la mitosis es un proceso de división conservativo, ya que el material genético se mantiene de una generación celular a la siguiente. La mayor parte de la expresión génetica se detiene durante la mitosis, pero mecanismos epigéneticos funcionan durante esta fase, para "recordar" los genes que estaban activos en mitosis y transmitirlos a las células hijas
El Núcleo Celular es un compartimiento de las células eucariotas limitado por una
membrana denominada nucleolema que contiene la información genética en forma de
cromatina.
La Cromatina son complejos de ADN enrollados sobre una clase
de proteína denominada histonas
Nucleoplasma o carioplasma
Es la materia fundamental que llena el núcleo y esta
constituido por una disolución coloidal que no es cromatina ni nucléolo
Cromatina
Es el material nuclear organizado en eurocromatina y
heterocromatina, contiene ADN, histonas y proteínas nucleares
Nucléolo
Es una pequeña región especial en la que se sintetizan
partículas que contienenARN ribosomal y proteína, las cuales migran a
citoplasma a través de los poros nucleares y a continuación se modifican para
transformarse en ribosomas
Características del núcleo
Forma del núcleo variable
Puede ser redondo, oval o elíptico
Volumen relativo
Relación núcleo-citoplasma es constante
Posición central en la célula
Composición química compleja
Existen células binucleadas y plurinucleadas
Diametro promedio de 5µm
Composición química
Su composición química es compleja
Proteínas
Lípidos
Compuestos
Inorgánicos
ADN
ARN
Portaminas
Histonas
Núcleo de la Célula
En las células eucariotas, el ADN se localiza en los
cromosomas del núcleo celular y en las mitocondrias. La principal función del
genoma es almacenar información genética, duplicarla y transmitirla de
generación en generación a través de la replicación.
En el núcleo de la célula se llevan a cabo la formación de
los cromosomas, y a la vez una serie de procesos bioquímicos como la síntesis
de una proteína
Envoltura Nuclear
Esta formada por dos membranas cada una posee un espesor de
6º a 70 Å, separadas por un espacio transparente para los electrones de 150 a
200 Å de ancho, denominado espacio cisternal perinuclear, que puede contener
proteínas sintetizadas. (Ambas son de tipo trilaminar)
Función:
Separar el nucleoplasma del citoplasma, regular el paso
de las moléculas entre ellos y englobar la cromatina
Poro Nuclear
Tienen un diámetro variable entre 40 y 80 nm (400 Å y 800Å),
esto cambia de acuerdo a la estirpe celular o tipo de célula. (Frecuentes en
células de mayor actividad metabólica)
Nucleolo
El nucleolo sintetiza las dos subunidades ribosomales, se
presenta constituido por dos elementos :
Granular denso de 150 a 200 Å homologo morfológicamente a
los ribosomas.
Fibrilar denso.
Ambas estructuras contienen ARN de elevado peso molecular
asociado al ARN soluble, el componente Granular representa la mayor parte de la
ribonucloprotína (RNP)
Se denominan orgánulos llamados también organelas, organelos o mejor elementos celulares, a las diferentes estructuras suspendidas en el citoplasma de una célula eucariota, que tienen una forma y unas funciones especializadas bien definidas y diferenciadas. La célula procariota normalmente carece de orgánulos.
Reticulo endoplasmatico: Se formó a partir de la membrana fundamental por lo que su ultra estructura será PLP ó en gel. Esta por todo el interior celular, como una red, pero no toca el núcleo. Dentro del retículo hay líquidos intersticiales de lo que hay afuera, por lo que tiene mucha más superficie de selección la membrana
Mitocondria: En conjunto forman el condrioma, pero en unidad de mitocondrias. Hay 2 teorías sobre su origen: la primera, dice que provienen de la membrana fundamental, cuando un brazo del retículo se rompió y se volvió un órgano a parte. La otra dice que en el proceso de formación de la célula, una de ellas tomó una bacteria, la esclavizo hasta hacerla parte de ella origen bacteriana y se cree porque las mitocondrias tienen su propio ADN.
Ribosomas: Partículas de forma redondeadas presentes en la mayoría de las células y que siempre están muy cercanas al retículo endoplásmico. La estructura y ultra estructura coinciden por que se ven casi igual en los 2 microscopios. Tienen una membrana de gel se originan de la membrana. Su función depende del contenido: azúcares, ATP y RNA. Se supone que su función es por el RNA y esta es la síntesis proteica
Lisosoma: Organelos redondeados en casi todas las células. Son originarios de la membrana y su estructura y ultra estructura coinciden. No teniendo estructura específica, dependen de su contenido: enzimas capaces de romper estructuras químicas lisas. Defienden a la célula destruyen partículas extrañas y la ayudan a realizar procesos digestivos.
Aparato de Golgi : Es una formación descubierta por Golgi en los 60. Se determinó como una estructura siempre presente, pero no del mismo tamaño o con la misma posición. Algunas células tienen muy poco y otras mucho. Es originario de la membrana. Por microscopio fotónico se ve como una mancha cerca del núcleo. Contiene secreciones especiales de los tejidos glandulares.
Centriolo: Una estructura grande que solo existe en células animales estructura específica. La estructura por el fotónico es como una bolita muy resaltada cerca del núcleo. La ultra estructura se ve como una membrana limitante origen de membrana y contiene grupos de fibras que la reconocen y de 3 en 3. En sentido ecuatorial tiene 2 triadas. Su función es la formación de las ásteres en o durante la dilución celular.
Vacuola: Espacios dentro de la célula. En los tejidos vegetales duran toda la vida de la célula y son almacenes de esencias, colores, azúcares, aceites, etc. En los animales no persisten. Son digestivas, cuando en una célula joven animal se ven vacuolas que no digestiones, puede estar enferma.
Imagen 7 Vacuola.
Núcleo: Estructura muy importante de la célula. Suelen ser 1/3 del tamaño de la célula. Dirigen las funciones celulares. Muchas veces la división de la célula es por la pérdida de relación y tamaño ente el núcleo y el resto de la célula.
Las moléculas se mueven espontáneamente a través de la membrana en contra de un gradiente de concentración para partículas sin carga o en contra de un gradiente electro-químico para partículas cargadas. Este proceso requiere consumos de energía.
La célula utiliza transporte activo en tres situaciones:
cuando una partícula va de punto bajo a la alta concentración.
cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables.
cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.
En la mayor parte de los casos este transporte activo se realiza a expensas de un gradiente de H+ (potencial electroquímico de protones) previamente creado a ambos lados de la membrana, por procesos de respiración y fotosíntesis; por hidrólisis de ATP mediante ATP hidrolasas de membrana. El transporte activo varía la concentración intracelular y ello da lugar un nuevo movimiento osmótico de rebalanceo por hidratación. Los sistemas de transporte activo son los más abundantes entre las bacterias, y se han seleccionado evolutivamente debido a que en sus medios naturales la mayoría de los procariotas se encuentran de forma permanente o transitoria con una baja concentración de nutrientes.
Los sistemas de transporte activo están basados en permeasas específicas e inducibles. El modo en que se acopla la energía metabólica con el transporte del soluto aún no está dilucidado, pero en general se maneja la hipótesis de que las permeasas, una vez captado el sustrato con gran afinidad, experimentan un cambio conformacional dependiente de energía que les hace perder dicha afinidad, lo que supone la liberación de la sustancia al interior celular.
El transporte activo de moléculas a través de la membrana celular se realiza en dirección ascendente o en contra de un gradiente de concentración (Gradiente químico) o en contra un gradiente eléctrico de presión es decir, es el paso de sustancias desde un medio poco concentrado a un medio muy concentrado. Para desplazar estas sustancias contra corriente es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas portadoras del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía. Comúnmente se observan tres tipos de transportadores:
Uniportadores: son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana
Antiportadores: incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.
Simportadores: son proteínas que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H+).
Transporte activo primario: Bomba de sodio y potasio
Artículo principal: bomba sodio potasio.
Se encuentra en todas las células del organismo, en cada ciclo consume una molécula de ATP y es la encargada de transportar 2 iones de potasio que logran ingresar a la célula, al mismo tiempo bombea 3 iones de sodio desde el interior hacia el exterior de la célula (exoplasma), ya que químicamente tanto el sodio como el potasio poseen cargas positivas. El resultado es ingreso de 2 iones de potasio (Ingreso de 2 cargas positivas) y egreso de 3 iones de sodio (Egreso de 3 cargas positivas), esto da como resultado una perdida de la electropositividad interna de la célula, lo que convierte a su medio interno en un medio "electronegativo con respecto al medio extracelular". En caso particular de las neuronas en estado de reposo esta diferencia de cargas a ambos lados de la membrana se llama potencial de membrana o de reposo-descanso. Participa activamente en el impulso nervioso, ya que a través de ella se vuelve al estado de reposo.
Es el transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana celular tales como los aminoácidos y la glucosa, cuya energía requerida para el transporte deriva del gradiente de concentración de los iones sodio de la membrana celular (como el gradiente producido por el sistema glucosa/sodio del intestino delgado).
Intercambiador calcio-sodio: Es una proteína de la membrana celular de todas las células eucariotas. Su función consiste en transportar calcio iónico (Ca2+) hacia el exterior de la célula empleando para ello el gradiente de sodio; su finalidad es mantener la baja concentración de Ca2+ en el citoplasma que es unas diez mil veces menor que en el medio externo. Por cada catión Ca2+ expulsado por el intercambiador al medio extracelular penetran tres cationes Na+ al interior celular. Se sabe que las variaciones en la concentración intracelular del Ca2+ (segundo mensajero) se producen como respuesta a diversos estímulos y están involucradas en procesos como la contracción miscular , la expresion genética, la diferencia celular, la secreción, y varias funciones de las neuronas. Dada la variedad de procesos metabólicos regulados por el Ca2+, un aumento de la concentración de Ca2+ en el citoplasma puede provocar un funcionamiento anormal de los mismos. Si el aumento de la concentración de Ca2+ en la fase acuosa del citoplasma se aproxima a un décimo de la del medio
Endocitosis
La endocitosis es el proceso celular, por el que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes o partículas, este proceso se puede dar por evaginación, invaginación o por mediación de receptores a través de su membrana citoplasmática, formando una vesícula que luego se desprende de la pared celular y se incorpora al citoplasma. Esta vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.
Existen tres procesos:
Pinocitosis: consiste en la ingestión de liquidos y solutos mediante pequeñas vesiculas.
Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que se engloban en grandes vesículas (fagosomas) que se desprenden de la membrana celular.
Endocitosis mediada por receptor o ligando: es de tipo especifica, captura macromoleculas específicas del ambiente, fijándose a través de proteínas ubicadas en la membrana plasmatica (específicas).
Una vez que se unen a dicho receptor, forman las vesiculas y las transportan al interior de la célula. La endocitosis mediada por receptor resulta ser un proceso rápido y eficiente
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.
La exocitosis se observa en muy diversas células secretoras, tanto en la función de excreción como en la función endocrina.
También interviene la exocitosis encargada de la secreción de un neurotransmisor a la brecha sináptica, para posibilitar la propagación del impulso nervioso entre neuronas. La secreción química desencadena una despolarización del potencial de membrana, desde el axón de la célula emisora hacia la dendrita (u otra parte) de la célula receptora. Este neurotransmisor será luego recuperado por endocitosis para ser reutilizado. Sin este proceso, se produciría un fracaso en la transmisión del impulso nervioso entre neuronas. Es el proceso mediante el cual transporta moléculas de gran tamaño desde su interior exterior.Esta moléculas se encuentran dentro de vesículas intracelulares las cuales se desplazan hasta la membrana celular, se funcionan con esta y liberan su contenido en el fluido circundante.
