Recurso educativo · Introducción
BioInteractive
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Recurso educativo del Howard Hughes Medical Institute con materiales y actividades sobre transporte celular a través de membranas, pensados para la enseñanza de biología.
¿Cómo expulsa la célula sus residuos o desechos?
La célula saca lo que le sobra dentro de una bolsita diminuta que viaja hasta el borde, se funde con la envoltura y vuelca fuera su contenido. Ese vaciado se llama exocitosis, y la célula usa la misma maniobra para soltar sustancias útiles.
En esta lecciónEn una fraseQué vas a aprenderCómo funcionaCasosLo que se suele confundirConceptos claveActividad de repasoPara recordar
En una frase
La exocitosis celular es el vaciado de una bolsita interna de la célula, que se une a la envoltura exterior y deja su carga fuera.
Qué vas a aprender
- Explicar cómo una bolsita interna entrega su carga al exterior de la célula.
- Distinguir qué parte de lo digerido se aprovecha y qué parte se expulsa.
- Contar qué señal da la orden de salida.
- Reconocer que la misma maniobra sirve para expulsar sobrantes, para enviar sustancias útiles y para reparar.
Esquema · proceso
Cómo sale la carga de una vesícula
- Carga en la bolsitaLo que tiene que salir de la célula se guarda dentro de una vesícula, una bolsita cerrada hecha de membrana.
- Viaje al bordeLa vesícula avanza por unos filamentos del esqueleto interno, arrastrada por pequeños motores, como un vagón sobre raíles.
- Enlace de proteínasAl llegar, unas proteínas de la vesícula y otras de la membrana se enlazan y juntan las dos membranas.
- Orden del calcioUna subida de calcio en ese punto de la célula dispara la fusión de la vesícula con la membrana.
- Vaciado fueraLa vesícula vierte su contenido al exterior y su membrana se suma a la de la célula.
- ReutilizaciónLas proteínas del enlace se separan y se usan otra vez; la célula recupera el trozo de membrana de más.
Cómo funciona
Una célula está rodeada por una lámina fina y flexible, la membrana. Dentro hay bolsitas cerradas hechas de esa misma lámina, las vesículas. Lo que tiene que salir de la célula se guarda en una de ellas.
La salida se parece a lo que ocurre cuando una pompa de jabón pequeña toca por dentro a otra mucho mayor. Las dos películas se unen en una sola y lo que llevaba la pequeña queda fuera. En la célula, la vesícula se funde con la membrana y vierte su contenido al exterior. Ese vaciado es la exocitosis. La membrana de la vesícula se suma a la de la célula, que más tarde recupera ese trozo de más.
Las piezas dañadas de la célula se digieren en el lisosoma, una bolsita de interior ácido. Contiene unas 60 proteínas distintas que trocean otras proteínas, grasas y azúcares complejos. Trabaja como quien desmonta un mueble viejo y guarda los tornillos. Los trozos útiles vuelven al interior de la célula y sirven de energía o de material.
El lisosoma también puede acercarse a la membrana y soltar fuera su contenido. Por esa vía salen el cobre y el zinc que la célula tiene de más. Con la grasa pasa algo parecido: cuando la célula deshace sus gotas de grasa, parte de las piezas sale así. Es posible que las aprovechen células vecinas, aunque no está confirmado. Esta salida ocurre en todos los tipos de célula.
La vesícula llega al borde transportada. Avanza por unos filamentos del esqueleto interno de la célula, arrastrada por pequeños motores, como un vagón sobre raíles. Unas proteínas se encargan además de que cada bolsita sea reconocida por la membrana que le corresponde.
Al llegar, unas proteínas de la vesícula y otras de la membrana se enlazan entre sí y juntan las dos membranas. La energía que se libera en ese enlace abre el primer paso entre ambas. La orden final la da el calcio: una subida de calcio en ese punto de la célula dispara la fusión. Después, las proteínas del enlace se separan y se usan otra vez.
La célula emplea esta misma maquinaria para enviar fuera sustancias que fabrica. Hay dos ritmos. Algunas cargas salen de forma continua, sin esperar ninguna señal. Otras se guardan concentradas en vesículas de reserva y solo salen cuando llega el calcio.
Esquema · bifurcación
Qué hace el lisosoma con lo que digiere
Piezas dañadas en el lisosoma
Trozos útilesSe troceanVuelven al interiorSirven de energía o de material
Lo que la célula tiene de másSe acerca a la membranaSuelta su contenido fueraSalen el cobre y el zinc
Comparación
Los dos ritmos de salida
| Aspecto | Salida continua | Salida con calcio |
|---|---|---|
| Señal | Ninguna | Calcio |
| Cuándo sale | De forma continua | Solo cuando llega el calcio |
| Dónde espera | No espera | En vesículas de reserva |
Casos
La insulina después de comer. Solo unas células del páncreas fabrican insulina. La guardan en vesículas de reserva y la sueltan cuando sube el azúcar en la sangre, como ocurre tras una comida. Esa subida acaba haciendo que entre calcio en la célula, y el calcio provoca la salida. Hay unas 100 vesículas listas para fundirse y el 98 % espera más adentro. La insulina sale en dos tiempos: un pico de pocos minutos y después una fase más lenta y sostenida. El caso enseña que una célula puede tener la carga preparada y soltarla solo en el momento en que hace falta.
El parche en la membrana. Cuando la membrana de una célula se daña, el calcio sube en ese punto. Los lisosomas se funden allí con la membrana y cubren la zona dañada. Igual que la pompa pequeña añade película a la grande, cada bolsita que se funde añade superficie. El caso enseña que a veces lo valioso de la maniobra es el envoltorio de la bolsita y no lo que lleva dentro.
Lo que se suele confundir
«La célula abre un boquete y tira lo que sobra.» La carga viaja envuelta hasta el final. La bolsita se une a la envoltura de la célula y pasa a formar parte de ella. El contenido queda fuera sin haber ido suelto por el camino.
«El lisosoma expulsa todo lo que digiere.» El lisosoma desmonta materiales, y los trozos aprovechables regresan al interior y se reutilizan. Al exterior va lo que la célula tiene de más, como ciertos metales.
«La exocitosis solo sirve para deshacerse de desechos.» La misma maquinaria envía fuera sustancias que la célula fabrica y repara la membrana. Tampoco es cosa de unas pocas células especializadas: los lisosomas la practican en células de cualquier tipo.
Conceptos clave
- Membrana: es la lámina fina y flexible que envuelve la célula y la separa del exterior.
- Vesícula: es una bolsita cerrada, hecha de membrana, que transporta una carga por dentro de la célula.
- Exocitosis: es el vaciado de una vesícula hacia fuera cuando se funde con la membrana de la célula.
- Lisosoma: es una bolsita ácida que digiere materiales y puede soltar al exterior lo que sobra.
- Calcio: es la señal que, al aumentar junto a la membrana, ordena a la vesícula fundirse.
Actividad de repaso
¿Por qué la membrana de la célula gana superficie cuando una vesícula se vacía fuera?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 1
porque la membrana de la vesícula no desaparece. Al fundirse queda incorporada a la de la célula, que después retira ese sobrante.
Una vesícula de reserva ya está en el borde, pero el calcio no sube. ¿Qué ocurre con su carga?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 2
sigue guardada. Las cargas de reserva solo salen cuando llega el calcio, que es la orden final de la fusión.
Una célula acumula más zinc del que necesita. ¿Qué camino sigue ese zinc?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 3
los lisosomas lo almacenan y luego lo expulsan al fundirse con la membrana. Así la célula alivia la acumulación.
¿Por qué no acaba fuera de la célula todo lo que entra en un lisosoma?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 4
porque el lisosoma trocea los materiales y devuelve a la célula los trozos que sirven de energía o de material. Al exterior va lo que la célula tiene de más.
¿En qué se parecen y en qué se distinguen la salida de la insulina y el parche de la membrana?
Ver respuestaOcultar respuesta · pregunta 5
en los dos casos una bolsita se funde con la membrana cuando sube el calcio. En la insulina importa la carga que sale; en el parche importa la membrana que se añade.
Para recordar
- Lo que sale de la célula por esta vía viaja empaquetado y se libera cuando su bolsita se funde con la membrana.
- El lisosoma recicla primero y expulsa después lo que la célula tiene en exceso.
- El calcio es la señal que decide el momento de la fusión.
- Expulsar sobrantes, enviar sustancias útiles y reparar la membrana son usos de una misma maniobra.
Referencias
- Yarwood R, Hellicar J, Woodman PG, Lowe M. Membrane trafficking in health and disease. Disease models & mechanisms. 2020;13(4):dmm043448. doi:10.1242/dmm.043448 PMID: 32433026CC BY 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Tancini B, Buratta S, Delo F, Sagini K, Chiaradia E, Pellegrino RM. Lysosomal Exocytosis: The Extracellular Role of an Intracellular Organelle. Membranes. 2020;10(12):E406. doi:10.3390/membranes10120406 PMID: 33316913CC BY 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Omar-Hmeadi M, Idevall-Hagren O. Insulin granule biogenesis and exocytosis. Cellular and molecular life sciences : CMLS. 2021;78(5):1957-1970. doi:10.1007/s00018-020-03688-4 PMID: 33146746CC BY 4.0 — https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Murray RZ, Stow JL. Cytokine Secretion in Macrophages: SNAREs, Rabs, and Membrane Trafficking. Frontiers in immunology. 2014;5:538. doi:10.3389/fimmu.2014.00538 PMID: 25386181CC BY
Para profundizar
Libros · ver todos
Membranas y transporte · Universitario · En inglésBiochemistry of Lipids, Lipoproteins and Membranes, 4th edition (New Comprehensive Biochemistry)Dennis E. Vance, D.E. Vance y otrosElsevier Science, 2002Edición actualizada que recoge los avances en bioquímica de lípidos desde 1985. Ofrece un resumen claro y actual de temas diversos del campo, a medio camino entre los manuales básicos y los artículos especializados.…Membranas y transporte · Universitario · En inglésCalcium Entry Channels in Non-Excitable CellsJuliusz Ashot Kozak, Putney, James W. , Jr.Taylor & Francis Group, 2021Manual universitario sobre los canales de entrada de calcio en células no excitables y su papel en la transducción de señales celulares.Membranas y transporte · Universitario · En inglésCell Penetrating PeptidesÜlo LangelSpringer, 2022Manual universitario sobre péptidos de penetración celular, su papel en el transporte biológico y su uso como vectores en el transporte de fármacos.Membranas y transporte · Universitario · En inglésCellular and molecular biology of metalsRudolfs K. ZalupsCRC Press/Taylor & Francis Group, 2010Manual universitario sobre el transporte biológico de metales a nivel celular y molecular, con su metabolismo, efectos fisiológicos y toxicidad.
Sitios web · ver todos
Base de datos · Universitario
OPM Database
opm.phar.umich.edu
Base de datos de estructuras de proteínas de membrana con su orientación y posicionamiento calculados respecto a la bicapa lipídica, mantenida por la Universidad de Michigan.
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