La membrana plasmática actúa como una barrera selectiva al paso de sustancias, permitiendo el paso de pequeñas moléculas e impidiendo el paso de otras de mayor tamaño. Para facilitar el tráfico de sustancias a través de la membrana, existen mecanismos de transporte que permiten el intercambio de sustancias entre el medio externo e interno. De acuerdo a si existen o no gasto de energía, estos mecanismos se pueden clasificar en transporte activo y transporte pasivo.

Transporte pasivo

Es un proceso de transporte de sustancias, que se realiza en forma espontánea, sin gasto de energía y a favor del gradiente de concentración, es decir, desde un medio donde las moléculas se hallan más concentradas hacia un medio donde su concentración es menor. Se distinguen tres tipos de transporte pasivo:

Osmosis

Es el paso de agua a través de la membrana plasmática. En las células, el flujo de agua se realiza desde un medio con menor concentración de solutos hacia un medio con mayor concentración de solutos. Si una célula es puesta en una solución isotónica, es decir, donde la concentración de solutos es la misma que al interior de la célula, el movimiento del agua fluye hacia dentro y fuera de la célula.

Si la concentración de solutos es menor fuera de la célula, se dice que se encuentra en una solución hipotónica, y en esta situación el movimiento del agua es mayor hacia el interior de la célula. En este medio, las células animales experimentan lisis, es decir, el rompimiento de la membrana plasmática, dada la gran cantidad de agua que ingresa en ellas. En las células vegetales, en cambio, al estar provistas de una pared celular rígida, el agua que penetra genera una presión de turgencia.

Por último, si la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular, solución hipertónica, ocurre un mayor movimiento de agua hacia el medio externo, motivo por el cual la célula pierde agua y reduce su volumen. En las células vegetales, dado que la mayor parte del agua se ubica en las vacuolas, al encontrarse en este tipo de medio estos organelos se retraen, fenómeno conocido como plasmólisis.

Difusión simple

Es el paso, a través de la membrana plasmática, de pequeñas moléculas sin carga solubles en la bicapa lipídica, tales como algunos gases (oxígeno y dióxido de carbono). Para que una molécula se difunda a través de la membrana es necesario que exista una diferencia de concentración entre el medio externo y el interno.

Difusión facilitada

Existen moléculas como aminoácidos, glucosa y pequeños iones que, por sus características químicas y de tamaño, no pueden difundirse a través de la bicapa lipídica y requieren de proteínas transportadoras para su difusión.

Las proteínas transportadoras se encuentran inmersas en la membrana celular y pueden ser de dos tipos: canales proteicos, formados por proteínas que generan un canal en la membrana, y permeasas, que son proteínas que al unirse a la molécula a transportar, cambian su forma llevándolas hacia el interior de la célula.

Transporte activo

Es un proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana. Se realizan con gasto de energía y en contra de un gradiente de concentración, es decir, desde un medio con menor concentración hacia otro con mayor concentración. Las proteínas transportadoras que intervienen en el transporte de moléculas requieren de un aporte energético, en forma de ATP.

En el mecanismo de transporte activo es posible distinguir dos clases de transporte: uno mediado por proteínas transportadoras y otro mediado por vesículas.

Transporte activo mediado por proteínas transportadoras

Bomba sodio/potasio o ATPasa

Es un conjunto de proteínas de membrana que transporta moléculas en contra del gradiente de concentración, utilizando la energía que se desprende de la hidrólisis del ATP.

Al interior de las células la concentración de sodio es baja respecto al medio extracelular, en cambio, la concentración de potasio es alta en el medio intracelular y baja en el medio extracelular. La bomba sodio/potasio actúa bombeando sodio hacia el medio extracelular y potasio hacia el intracelular; por cada tres iones de sodio transporta dos iones potasio.

Bomba de calcio

Esta bomba está constituida por un conjunto de proteínas de membrana que, mediante la energía liberada en la hidrólisis de ATP, transporta iones Ca2+ hacia el medio externo, manteniendo así una baja concentración de calcio intracelular. La bomba de cálcico interviene en procesos como la contracción muscular, expresión génica, entre otros.

Co-transporte

Este mecanismo utiliza el gradiente de concentración de iones sodio, generado por la bomba sodio/potasio, para transportar hacia el interior de la célula sustancias como aminoácidos y glucosa. Para transportar glucosa hacia el interior de la célula, el sodio y la glucosa se unen a la proteína transportadora, y ambas son trasladadas al interior de la célula.

Si las moléculas transportadoras viajan en la misma dirección, esta forma de transporte se denomina simporte. Si viajan en direcciones opuestas, se denomina antiport.

Transporte mediado por vesículas

Para transportar moléculas de alto peso molecular y partículas de mayor tamaño, las células utilizan un mecanismo que consiste en formar vesículas membranosas donde se engloban los productos de ingestión o de desecho. Al igual que el transporte mediado por proteínas transportadoras, este mecanismo también requiere de un aporte energético.

Dependiendo de la dirección en la que se realice, el transporte puede ser de dos tipos:

Endocitosis

Las vesículas se forman en el exterior de la célula mediante una invaginación de la membrana plasmática, capturando sustancias del medio. Se distinguen tres tipos de endocitosis: fagocitosis, donde se forman vesículas que encierran microorganismos y restos celulares; pinocitosis, las vesículas permiten la ingestión de líquidos y partículas en disolución; y endocitosis mediada por receptores, las partículas que se integran deben interactuar con un receptor específico que se encuentra en la membrana, y luego esta se invagina, formando una vesícula e incorporando la molécula a la célula.

Exocitosis

Las vesículas citoplasmáticas que transportan sustancias sintetizadas por la célula o bien sustancias de desecho, son transportadas hacia la membrana plasmática donde se fusionan para verter su contenido al medio extracelular.