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BIOLOGÍA
La Membrana Biológica y Mecanismos de
Transporte
Membrana celular
Funciona como una barrera semipermeable, permitiendo la
entrada y salida de moléculas a la célula. La membrana está
formada por lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos
forman una doble capa cuya conformación conocemos como
el Modelo Mosaico Fluido.
Organización, Estructura y Actividad Celular.
Mecanismo de intercambio entre célula y medio ambiente.
Membrana celular: Funciona como una barrera semipermeable,
permitiendo la entrada y salida de moléculas a la célula. La membrana
está formada por lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos
forman una doble capa cuya conformación conocemos como el
Modelo Mosaico Fluido. La molécula más común del modelo es el
fosfolípido, que tiene una cabeza hidrofílica (amiga del H2O) polar y
dos colas hidrofóbicas (enemigas del H2O) no polares.
Funciones de la membrana celular;
1.- Reconocimiento y comunicación debido a
moléculas situadas en la parte externa de la
membrana, que actúan como receptoras de
sustancias.
2.- Establecer los límites de la célula.
3.- Protección del material genético
4.- Expulsión de los desechos del metabolismo
en el interior de la célula y adquisición de
nutrientes del medio extracelular.
TRANSPORTE DE MATERIALES A TRAVES DE LAS MEMBRANAS PLASMATICAS
Los mecanismos que permiten a las sustancias cruzar
las membranas plasmáticas son esenciales para la vida y la
comunicación de las células. Para ello, la célula dispone de
dos procesos:
Transporte pasivo: cuando no se requiere energía para
que la sustancia cruce la membrana plasmática.
Transporte activo: cuando la célula utiliza ATP como
fuente de energía pasa hacer atravesar la membrana a
una sustancia en particular. Ocurre contra el gradiente
de concentración o en contra un gradiente eléctrico de
presión (gradiente electroquímico), es decir, es el paso
de sustancias desde un medio poco concentrado a un
medio muy concentrado.
1.- Transporte pasivo
Los mecanismos de transporte pasivo son:
a) Difusión simple,
b) Difusión facilitada.
c) Ultrafiltración.
d) Osmosis.
El término “difusión” hace relación a: El movimiento de
una sustancia de un área de mayor concentración a una
de menor concentración. Este proceso tiene lugar hasta
que la concentración se iguala en todas las partes.
DIFUSIÓN
a) Difusión simple: La difusión simple es el movimiento
de átomos, moléculas de una región de mayor
concentración a una de menor concentración sin
requerir gasto de energía ni la participación de proteínas.
Algunas sustancias como el agua, el oxígeno, dióxido
de carbono, esteroides, vitaminas liposolubles, urea,
glicerina, alcoholes de pequeño peso molecular
atraviesan la membrana celular por difusión,
disolviéndose en la capa de fosfolípidos.
b) Difusión facilitada: Es el movimiento de moléculas más
grandes que no pueden pasar a través de la bicapalipídica
y necesita ayuda de una proteína u otros mecanismos
para pasar al otro lado.
La difusión facilitada es mucho más rápida que la difusión
simple y depende: a) del gradiente de concentración de la
sustancia a ambos lados de la membrana, b) del número de
proteínas transportadoras existentes en la membrana y c) de
la rapidez con que estas proteínas hacen su trabajo.
Difusión facilitada
Factores que afectan la tasa de difusión
La magnitud del gradiente de concentración: A
mayor gradiente, difusión más rápida
Tamaño de la molécula: Moléculas pequeñas,
difusión más rápida
Temperatura: A mayor temperatura, difusión más
rápida ( energía cinética de las moléculas)
Ultrafiltración: En este proceso de transporte pasivo, el
agua y algunos solutos pasan a través de una membrana
por efecto de una presión hidrostática. El movimiento es
siempre desde el área de mayor presión al de menos
presión. La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano
en los riñones y es debida a la presión arterial generada
por el corazón.
C) Osmosis u Ósmosis: Tipo especial de transporte
pasivo en el cual sólo las moléculas de agua son
transportadas a través de la membrana. El movimiento de
agua se realiza desde un punto en que hay mayor
concentración (de H2O) a uno de menor.
Movimiento de moléculas y el medio ambiente:
Soluto: Molécula que se disuelve en una solución.
Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de
soluto (generalmente agua).
Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto
fuera de la célula que dentro.
Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto
fuera de la célula que dentro.
Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto
fuera y dentro de la célula
Ósmosis y tonicidad
Solución sacarosa
2%
1 L de
agua destilada
1 L de solución
sacarosa al 10%
1 L solución
sacarosa al 2%
HIPERTONICO: Plasmólisis de células vegetales
Las células vegetales están rodeadas por una pared rígida.
Cuando las células vegetales son expuestas a medios
hipertónicos, el agua sale de la célula, y la célula se encoge,
alejándose de la pared celulares, dando como resultado a la
plasmólisis. La célula plasmolizada está deshidratada y
pierde la mayoría de sus funciones fisiológicas. Si las
células son regresadas a su estado isotónico o hipotónico,
el agua vuelve a entrar a la célula y se restaura su
funcionamiento normal.
HIPERTONICO: Crenación de células animales
Las células animales carecen de paredes rígidas.
Cuando son expuestas a medios hipertónicos, el
agua sale de la célula y la célula se contrae o
encoge. Las células quedan deshidratadas y pierden
la mayoría de sus funciones fisiológicas. Si las
células son regresadas a su estado isotónico o
hipotónico, el agua vuelve a entrar a la célula y se
restaura su funcionamiento normal.
HIPOTONICO: Turgencia en las plantas
Cuando las células vegetales se exponen a medios
hipotónicos, el agua se precipita dentro de la célula, y la
célula se hincha, pero no se rompe por la capa rígida de la
pared. La presión de la célula empujando contra la pared es
llamada presión de turgencia, y es el estado ideal para la
mayor parte de los tejidos vegetales. Por ejemplo, si se
coloca un tallo de apio o una hoja de lechuga marchito en un
medio hipotónico de agua pura, a menudo reviven por
inducción de turgencia en las células vegetales.
HIPOTONICO: Citolisis en animales
Cuando se exponen a medios hipotónicos, el agua
penetra dentro de la célula y la célula se infla.
Eventualmente, si el agua no es quitada de la célula, la
presión puede exceder la fuerza de tensión de la célula, y
estalla o cae en lisis. Muchos protistas unicelulares que
viven en agua dulce, tienen vacuolas contráctiles, que
bombean fuera el agua, para poder mantener un
equilibrio osmótico y evitar la lisis.
Comportamiento de la célula animal y la vegetal:
Célula animal
Célula vegetal
Crenación: ocurre cuando la
célula está expuesta a un
ambiente hipertónico y se
arruga al perder agua.
Plasmolisis: ocurre cuando la
célula está expuesta a un
ambiente
hipertónico
y
pierde agua.
Hemólisis (citólisis): ocurre
cuando la célula está expuesta
a un ambiente hipotónico y
explota al llenarse de agua
Turgencia: ocurre cuando la
célula está expuesta a un
ambiente hipotónico y esta
comienza a llenarse de agua,
pero no explota porque la
pared celular la protege.
hipotónico
citólisis
hipertónico
crenación
isotónico
Célula vegetal en medio Hipotónico: Turgencia
Célula vegetal en medio hipertónico: Plasmólisis
Medio isotónico
2.- TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo puede mover solutos dentro de la
célula o fuera de ella, pero la energía es siempre
usada para mover el soluto en contra del gradiente de
concentración. Al igual que la difusión facilitada el
transporte activo esta limitado por el numero de
proteínas transportadoras presentes.
Existen dos grandes categorías de transporte activo,
primario y secundario.
El transporte activo primario usa energía a nivel de la
misma proteína de membrana produciendo un cambio
conformacional que resulta en el transporte de una
molécula a través de la proteína.
El transporte activo secundario utiliza la energía para
establecer un gradiente a través de la membrana celular, y
luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula
de interés contra su gradiente de concentración.
Transporte activo:
Endocitosis y exocitosis:
Cuando la célula utiliza ATP como fuente de energía pasa
hacer atravesar la membrana a una sustancia en particular.
Exocitosis: La exocitosis es el proceso celular por el cual las
vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la
membrana citoplasmática, liberando su contenido. La
exocitosis se observa en muy diversas células secretoras,
tanto en la función de excreción como en la función endocrina.
EXOCITOSIS
Endocitosis: La endocitosis es el proceso celular, por el
que la célula mueve hacia su interior moléculas grandes
(macromoléculas) o partículas, englobándolas en una
invaginación de su membrana citoplasmática, formando una
vesícula que luego se incorpora al citoplasma. Esta
vesícula, llamada endosoma, luego se fusiona con un
lisosoma que realizará la digestión del contenido vesicular.
Endocitosis:
Existen dos procesos:
Pinocitosis: consiste en la ingestión de líquidos y solutos
mediante pequeñas vesículas.
Fagocitosis: consiste en la ingestión de grandes partículas que
se engloban en grandes vesículas (fagosomas) que se
desprenden de la membrana celular.
PINOCITOSIS
Líquido
extracelular
citoplasma
FAGOCITOSIS
Endocitosis del colesterol
MEMBRANA CELULAR
COLESTEROL
PREGUNTAS
PSU