En esta lección
- Video de la lección (próximamente)
- Apuntes de la lección
- Ejemplos resueltos
- Ideas clave
- Alineación con NGSS
Llévatelo
Pregunta esencial
¿Cómo mueven las células sustancias en contra de un gradiente de concentración?
El transporte pasivo solo mueve sustancias a favor de un gradiente, pero las células muchas veces necesitan moverlas en sentido contrario. En esta lección aprenderás cómo las bombas usan ATP para mover sustancias en contra de sus gradientes, cómo las células mueven partículas grandes en vesículas y cómo distinguir el transporte pasivo del activo.
Video de la lección próximamente. Mientras tanto, lee la lección que aparece abajo.
Moverse en contra del gradiente
- El transporte pasivo mueve sustancias a favor del gradiente
- El transporte activo las mueve en contra del gradiente
- Subir por un gradiente necesita energía
- La energía viene del ATP
Las células muchas veces necesitan una concentración más alta de una sustancia adentro que afuera, o al revés. Mover partículas hacia arriba por un gradiente de concentración es como empujar una pelota cuesta arriba, y necesita energía. En el transporte activo, una proteína de la membrana usa la energía del ATP para mover una sustancia de una concentración baja a una concentración alta. El transporte pasivo mueve sustancias a favor del gradiente sin energía de la célula, así que la dirección del movimiento respecto al gradiente te dice de qué tipo es.
Bombas de proteína
- Las bombas son proteínas transportadoras que usan ATP
- La bomba de sodio y potasio saca 3 Na+
- Mete 2 K+ por cada ATP que usa
- La bomba cambia de forma en cada ciclo
Una bomba es una proteína transportadora que usa ATP. La bomba de sodio y potasio, que está en muchas células animales, se une a tres iones de sodio (Na+) dentro de la célula. El ATP libera energía, y la bomba cambia de forma y suelta los iones de sodio afuera. Luego se une a dos iones de potasio (K+) de afuera, vuelve a su forma original y suelta el potasio adentro. Cada ciclo usa un ATP, saca 3 Na+ y mete 2 K+, y mantiene el sodio bajo y el potasio alto dentro de la célula.
Endocitosis y exocitosis
- Las partículas grandes se mueven en vesículas
- La endocitosis mete material a la célula
- La exocitosis saca material de la célula
- Los dos procesos usan ATP
Las partículas demasiado grandes para cruzar por una proteína se mueven en vesículas, lo que se llama transporte en masa. En la endocitosis, la membrana se pliega hacia adentro alrededor de una partícula y se estrangula para formar una vesícula dentro de la célula. En la exocitosis, una vesícula se fusiona con la membrana y libera su contenido afuera de la célula. Así salen de la célula las proteínas secretadas de la lección 6.3. Los dos procesos usan ATP.
El transporte activo necesita ATP
- El transporte activo se detiene cuando no hay ATP
- El ATP viene de la respiración celular
- La respiración de la mayoría de las células necesita oxígeno
- El transporte pasivo no depende del ATP
Como el transporte activo usa ATP, cualquier cosa que reduzca el suministro de ATP lo hace más lento. La mayoría de las células producen ATP por respiración celular, que necesita oxígeno, así que poco oxígeno puede reducir el transporte activo. En la gráfica, las células de raíz absorbieron nitrato más rápido a medida que aumentó el oxígeno. Una sustancia que se mueve por transporte pasivo no mostraría este patrón, porque el transporte pasivo no usa ATP. Estudiarás cómo producen ATP las células en la Unidad 8.
Ejemplos resueltos
Primero intenta resolver cada problema por tu cuenta y luego abre la solución para revisar tu trabajo.
Ejemplo 1: Contar los ciclos de la bomba
Una bomba de sodio y potasio saca 3 Na+ de una célula y mete 2 K+ a la célula por cada ATP que usa. ¿Cuántos ATP se necesitan para sacar 600 Na+ de la célula, y cuántos K+ entran a la célula durante ese tiempo?
Mostrar la solución
- Por ciclo: 1 ATP saca 3 Na+ y mete 2 K+.
- ATP necesarios: 600 Na+ / 3 Na+ por ATP = 200 ATP.
- K+ que entran: 200 ATP x 2 K+ por ATP = 400 K+.
- Respuesta: Se usan 200 ATP y entran 400 K+ a la célula.
Ejemplo 2: Oxígeno y absorción
Unas células de raíz absorbieron nitrato a distintos niveles de oxígeno (datos de muestra). Escribe una afirmación, evidencia y razonamiento sobre cómo afecta el oxígeno a la absorción.
Mostrar la solución
- Afirmación: la absorción de nitrato aumenta cuando aumenta el oxígeno y después se nivela.
- Evidencia: la absorción subió de 3 unidades con 0% de oxígeno a 24 con 5% y 33 con 10%, y estuvo casi nivelada en 35 con 21%.
- Razonamiento: el nitrato se absorbe por transporte activo, que necesita ATP. Más oxígeno permite más respiración celular y más ATP, hasta que otro factor, como el número de bombas, limita la velocidad.
- Respuesta: La absorción sube con el oxígeno y se nivela, lo que concuerda con el transporte activo.
Ejemplo 3: ¿Pasivo o activo?
Para cada sustancia, compara las concentraciones afuera y adentro de la célula, y decide si el movimiento es pasivo o activo.
| Sustancia | Afuera (mM) | Adentro (mM) | Se mueve |
|---|---|---|---|
| Glucosa (por una proteína transportadora) | 5 | 1 | Hacia adentro de la célula |
| Ion potasio | 5 | 150 | Hacia adentro de la célula |
| Ion sodio | 145 | 15 | Hacia afuera de la célula |
Mostrar la solución
- Regla: a favor del gradiente (de alta a baja) es pasivo, y en contra del gradiente (de baja a alta) es activo.
- Glucosa: se mueve de 5 mM a 1 mM, es decir, a favor del gradiente, así que es pasivo (difusión facilitada).
- Potasio: se mueve de 5 mM a 150 mM, es decir, en contra del gradiente (30 veces más alto adentro), así que es activo.
- Sodio: se mueve de 15 mM adentro a 145 mM afuera, es decir, en contra del gradiente, así que es activo.
- Respuesta: Glucosa: pasivo. Potasio: activo. Sodio: activo.
Práctica
Clasifica el movimiento como pasivo o activo, calcula cuántos ATP usa una bomba, lee datos sobre cómo afecta el oxígeno a la absorción y compara la endocitosis con la exocitosis. Inténtalo primero por tu cuenta y luego revisa tu trabajo con la clave de respuestas.
- Hoja de práctica: Transporte activo (PDF) (en inglés)
- Clave de respuestas: Transporte activo (PDF) (en inglés)
Diapositivas de la lección
Ideas clave
- El transporte activo mueve sustancias en contra de su gradiente
- Usa ATP, generalmente por medio de bombas
- La bomba de sodio y potasio saca 3 Na+ y mete 2 K+ por cada ATP
- La endocitosis y la exocitosis mueven materiales grandes en vesículas
- El transporte pasivo es a favor del gradiente y no usa ATP
De vuelta a la pregunta esencial: el transporte pasivo mueve sustancias a favor de su gradiente sin ATP, mientras que el transporte activo usa ATP para moverlas en contra. Las bombas manejan los iones, y las vesículas manejan las partículas grandes mediante endocitosis y exocitosis. A continuación verás por qué la mayoría de las células son pequeñas.
Alineación con NGSS
Esta lección avanza hacia estas expectativas de desempeño de los Estándares de Ciencias de Nueva Generación (NGSS):
- HS-LS1-3: Planear y realizar una investigación para dar evidencia de que los mecanismos de retroalimentación mantienen la homeostasis.
Ideas disciplinarias básicas: LS1.A Estructura y función