La homeostasis a nivel celular es fundamental para mantener la homeostasis en todo el organismo. Las células animales tienen varias formas de ayudarlas a mantenerse en equilibrio.
Membrana celular y Bicapa de fosfolípidos
La membrana celular funciona como un límite que separa el entorno celular interno del entorno externo. Es selectivamente permeable, lo que significa que permite el paso de algunos materiales, pero regula el paso de otros materiales.
La bicapa fosfolípida es una estructura de dos capas que forma la membrana celular que rodea a la célula. Comprende moléculas de fosfato y moléculas de lípidos con los extremos hidrófobos de las moléculas de lípidos orientados hacia adentro y los extremos de fosfato hidrófilo orientados hacia afuera. Tiene aproximadamente 7,5 nm de espesor. Además de las moléculas de fosfolípidos, la membrana también contiene carbohidratos, glicoproteínas, canales de proteínas, colesterol y filamentos que forman un citoesqueleto y dan soporte.
Los dos mecanismos por los que las moléculas se transportan a través de la membrana celular son el transporte activo y el transporte pasivo. El transporte activo requiere el gasto de energía, mientras que el pasivo resulta del movimiento aleatorio de moléculas. La ósmosis y la difusión son dos tipos de transporte pasivo. En ósmosis, el agua se mueve de áreas de mayor concentración a una concentración menor hasta que se alcanza el equilibrio. Es el proceso más importante por el cual el agua entra y sale de la célula. Pequeñas moléculas pasan a través de la membrana celular por difusión, también utilizando un gradiente de concentración.
La imagen de arriba muestra detalles de la bicapa de fosfolípidos de la membrana celular.
Mecanismos de transporte de iones
Hay varios mecanismos de transporte de iones dentro de la membrana celular que funcionan para mantener los niveles adecuados de solutos dentro y fuera de la célula. Una de las más importantes es la bomba de ATPasa de sodio y potasio. Este sistema utiliza la energía almacenada en el ATP para bombear potasio a la célula y sodio fuera de la célula. Otra bomba crítica es la bomba ATPasa de calcio que mueve el calcio fuera de la célula o lo bombea al retículo endoplásmico. Esta transferencia de iones de ida y vuelta a través de la membrana crea un potencial de membrana que impulsa las corrientes iónicas. Además, el agua entra y sale de la celda en función de las diferencias en las concentraciones de iones. De esta manera, el transporte de iones ayuda a regular tanto el volumen de la célula como el potencial de membrana.
La imagen de arriba muestra los componentes de una bomba de sodio y potasio en la bicapa de fosfolípidos de la membrana celular.
Comunicación celular
Hay tres tipos básicos de comunicación intercelular que se utilizan para mantener la homeostasis. La primera es cuando se produce un contacto directo entre las membranas de dos células y se comunican entre sí. La segunda es cuando las células usan señales químicas de corto alcance en distancias cortas. La tercera son las señales de largo alcance que se secretan en el torrente sanguíneo y se pueden transportar a cualquier parte del cuerpo.
Las uniones entre huecos son estructuras que permiten a las células comunicarse entre sí en un proceso llamado reconocimiento de celda a celda. El desarrollo embrionario y la respuesta inmunitaria son dos ejemplos de donde se utiliza esta comunicación. La señalización paracrina se refiere a la señalización química que cambia el comportamiento de las células cercanas. Un ejemplo de esto es el neurotransmisor acetilcolina que transporta un mensaje químico de una célula nerviosa a otra.
Las hormonas son la forma en que las células se comunican a distancias más largas, lo que se conoce como señalización endocrina. Un ejemplo es la secreción de insulina por el páncreas en el torrente sanguíneo que viaja por todo el cuerpo para indicar a las células que absorban glucosa. Una célula también puede usar señalización química sobre sí misma en un proceso llamado señalización autocrina. Este tipo de comunicación celular se observa con la interleucina-1 de citocinas en monocitos del sistema inmunitario. Un estímulo externo produce interleucina – 1 que puede unirse a los receptores de la misma célula que la produjo.
La imagen de arriba muestra varios tipos de señales químicas que se producen entre las células.