El transporte en masa a través de la membrana

El agua y los pequeños solutos entran y salen de la célula pasando a través de la bicapa lipídica de la membrana plasmática, o por la acción de proteínas de transporte que los bombean o transportan a través de la membrana. Sin embargo, las grandes moléculas, como las proteínas y los polisacáridos, las partículas más grandes, cruzan la membrana por un mecanismo diferente, en el que participan vesículas.

Exocitosis

La célula secreta macromoléculas mediante la fusión de vesículas con la membrana plasmática; esto se denomina exocitosis. Una vesícula de transporte que se ha desprendido del aparato de Golgi se desplaza a lo largo de los microtúbulos del citoesqueleto hacia la membrana plasmática. Cuando la vesícula de membrana y la membrana plasmática se ponen en contacto, las moléculas lipídicas de las dos bicapas se reorganizan de manera que las dos membranas se fusionan. Los contenidos de la vesícula entonces se sueltan en el exterior de la célula, y la vesícula de membrana se transforma en parte de la membrana plasmática.

Muchas células secretoras utilizan la exocitosis para exportar sus productos. Por ejemplo, ciertas células en el pancreas fabrican la hormona insulina y la secretan en la sangre mediante exocitosis. Otro ejemplo es la neurona, o célula nerviosa, que utiliza la exocitosis para liberar neurotransmisores que actúan como señales para otras neuronas o células musculares. Cuando las células vegetales están construyendo paredes, entregan por exocitosis proteínas y ciertos hidratos de carbono desde las vesículas de Golgi hacia el exterior de la célula.

Endocitosis

En la endocitosis, la célula incorpora macromoléculas y materia en forma de partículas formando nuevas vesículas a partir de la membrana plasmática. Aunque las proteínas que participan en los procesos son diferentes, los acontecimientos de la endocitosis parecen ser el proceso inverso a la exocitosis. Una pequeña área de la membrana plasmática se hunde hacia dentro y constituye un bolsillo. A medida que el bolsillo se hace más profundo, se desprende de la membrana hacia dentro y forma una vesícula que contiene el material que estaba fuera de la célula. Hay tres tipos de endocitosis: fagocitosis (“la célula come”), pinocitosis (“la célula bebe”) y endocitosis mediada por receptores.

Las células humanas utilizan la endocitosis mediada por receptores para incorporar el colesterol utilizado en la síntesis de membranas y como precursor para la síntesis de otros esteroides. El colesterol viaja en la sangre en partículas denominadas lipoproteínas de baja densidad (LDL), complejos de lípidos y proteínas. Estas partículas actúan como ligandos (un término general que designa cualquier molécula que se une específicamente a un sitio receptor de otra molécula) al unirse a los receptores de LDL de las membranas y entrar después en la célula por endocitosis.

En los pacientes con hipercolesterolemia familiar, una enfermedad humana hereditaria caracterizada por un nivel muy elevado de colesterol en sangre, las proteínas receptoras de LDL son defectuosas o están ausentes, y las partículas de LDL no pueden entrar en las células. Por el contrario, el colesterol se acumula en la sangre, donde contribuye a la aterosclerosis precoz, la formación de depósitos de lípidos dentro de la pared de los vasos sanguíneos, que causan en los vasos una protrusión hacia la luz que impide el flujo de la sangre.

Las vesículas no solamente transportan sustancias entre la célula y sus alrededores, sino que también proporcionan un mecanismo para rejuvenecer o remodelar la membrana plasmática. Cierta cantidad de endocitosis y exocitosis se produce de manera continua en la mayoría de las células eucariontes y, sin embargo, la cantidad de membrana plasmática en una célula que no crece permanece prácticamente constante en el largo plazo. Aparentemente, la adición de membrana por uno de los procesos equilibra la pérdida de membrana por el otro.

La endocitosis en las células animales

Fagocitosis

En la fagocitosis, una célula engloba a una partícula envolviéndola con pseudópodos que se extienden alrededor de ella y empaquetándola dentro de una bolsa delimitada por una membrana suficientemente grande como para ser clasificada como vacuola. La partícula es digerida después de que la vacuola se fusiona con un lisosoma que contiene enzimas hidrolíticas.

Pinocitosis

En la pinocitosis, la célula “engloba” gotitas de líquido extracelular dentro de minúsculas vesículas. No es el líquido en sí mismo lo que requiere la célula, sino las moléculas disueltas en las gotitas. Como cualquier soluto y, en realidad, todos los que se encuentran en las gotitas, son incorporados dentro de la célula, la pinocitosis no es específica con respecto a las sustancias que transporta.

La endocitosis mediada por receptores

La endocitosis mediada por receptores permite a la célula adquirir cantidades masivas de sustancias específicas, incluso aquellas sustancias que no están demasiado concentradas en el líquido extracelular. Embebidas en la membrana se encuentran proteínas con sitios receptores específicos expuestos al líquido extracelular.

Las proteínas receptoras habitualmente están agrupadas en regiones de la membrana denominadas fositas recubiertas, que están revestidas en su cara citoplasmática por una cubierta irregular de proteínas. Las sustancias extracelulares (ligandos) se unen a estos receptores. Cuando la unión se produce, la fosa revestida forma una vesícula que contiene las moléculas de ligando. Después de que la vesícula libera el material ingerido, la misma vesícula recicla los receptores hacia la membrana plasmática.