Cotransporte: transporte activo impulsado por un gradiente

de concentracin

BIOLOGA MENCIN BM-05

T R A N S P O R T E C E L U L A R

ATP

H+

Bomba

de protones

Contransportador

de sacarosaH+

+

+

+

+

+

+

H+

H+

H+

H+

H+

H+

Sacarosa

Difusin

del H+

2

INTRODUCCIN

La clula se considera como la unidad estructural, funcional y de origen, de los seres vivos. Ello

significa que tiene la capacidad de intercambiar materia y energa con el medio para que, de esta

manera, pueda: reparar, mantener y construir cada parte de ella, adems de producir copias de s

misma o de reproducirse que le permiten perdurar en el tiempo.

Lo anteriormente sealado implica que cada ser vivo podra estar formado, ya sea, por una clula

(organismo unicelular) o por un conjunto organizado de ellas (organismo pluricelular).

Toda clula para poder cumplir con estas tareas debe tener al menos:

Lmite celular, que determine un medio interno y lo separe del medio externo asegurando,

de esta forma, el perfecto funcionamiento celular. Este lmite tiene permeabilidad selectiva, es

decir, selecciona lo que entra hacia la clula o lo que sale de ella, debido a las caractersticas

estructurales que dicho lmite presenta, est formada bsicamente por fosfolpidos,

carbohidratos y protenas.

Citoplasma, que contiene agua, sales minerales y algunos compuestos orgnicos. En clulas

ms especializadas esta compartimentalizado, es decir, posee en el citoplasma estructuras

llamadas organelos, tales como: mitocondria, retculo endoplasmtico liso (REL), retculo

endoplasmtico rugoso (RER), aparato de Golgi, lisosoma o vacuola, entre otros.

Material gentico, que en las clulas procariotas se encuentra libre en el citoplasma y, en

cambio, en las clulas eucariotas est encerrado en un compartimiento llamado ncleo.

Contiene el DNA que participa tanto en la transmisin de la informacin gentica a la prxima

generacin como en el control metablico de la clula. La actividad metablica requiere de la

accin enzimtica y las enzimas son el producto de la expresin gnica.

1. PARED CELULAR

La pared celular se encuentra formando parte del lmite celular en organismos clasificados como

Eubacterias o simplemente Bacterias, as como tambin a los representantes del Reino Protista,

Fungi y Plantas. Su composicin vara en las diferentes especies, en los distintos tejidos de una

misma especie y entre las clulas de un organismo. As, por ejemplo, la pared celular en las

bacterias est compuesta de peptidoglucano (mureina), en los protistas de celulosa

reforzadas por sales de carbonato de calcio y slice; en las clulas de los hongos las paredes

celulares estn constituidas por quitina; y, finalmente, en las clulas vegetales se encuentra

una pared primaria constituida principalmente por celulosa, hemicelulosa y pectinas y, en

algunos tejidos, se le adiciona una pared secundaria tambin formada por celulosa,

hemicelulosa y pectinas, conteniendo adems lignina y suberina. Estos tejidos son, por lo

general, denominados tejidos muertos. Su alta porosidad permite el paso de agua y solutos

disueltos.

Adems, cabe destacar que la clula vegetal no pierde comunicacin con clulas vecinas, gracias

a la presencia de plasmodesmos (o poros de 40 mm de dimetro) que comunican los citoplasmas

de un tejido (simplastos).

A pesar de la diversidad de las molculas constituyentes de las paredes celulares de bacterias y

de los reinos protista, fungi y plantas las funciones de la pared son las de otorgar a cada clula la

forma tpica, resistencia y proteccin.

3

2. MEMBRANA PLASMTICA

La membrana plasmtica rodea a la clula, definiendo su extensin y mantiene las diferencias

esenciales entre el contenido de la misma y su entorno.

Aunque realicen diferentes funciones, todas la membranas biolgicas tienen una estructura bsica

comn: una finsima capa de molculas lipdicas y proteicas, que se mantienen unidas fundamentalmente por interacciones no covalentes.

Adems, las membranas celulares son estructuras dinmicas y fluidas y la mayora de sus

molculas son capaces de desplazarse en el plano de la membrana.

Las molculas lipdicas estn dispuestas en forma de una doble capa continua de unos 5 nm de

grosor, siendo el modelo actual de membrana aceptado ampliamente es el de mosaico fluido,

propuesto por S. J. Singer y G. L. Nicolson 1972 (Figura 1).

Figura 1. Modelo de membrana actual. Seala que est formada principalmente por tres tipos de biomolculas orgnicas: lpidos, protenas y carbohidratos.

Lpidos

Fosfolpidos

Molculas formadas por dos cadenas de cidos grasos, enlazadas a dos de los tres carbonos del

alcohol glicerol. Estas cadenas determinan la porcin hidrofbica (repelente al agua) no polar del

fosfolpido. Unido al tercer carbono del diglicrido, existe un grupo fosfato, con carga negativa y

unido a l, un grupo orgnico hidroflico polar que contiene nitrgeno.

Glucoprotena

Fibras de la matriz

extracelular

Carbohidrato

(de la glucoprotena)

Fosfolpido

Colesterol

Protenas

CITOPLASMA

Glucolpido

Microfilamentos

del citoesqueleto

4

Colesterol

Se encuentra presente en clulas animales y tiene por funcin proporcionar estabilidad mecnica

adicional a la membrana, adems de prevenir el congelamiento celular (Figura 2).

El colesterol, debido a su estructura de anillo rgido, es un componente mayoritario e importante

de las membranas de las clulas animales. El colesterol se inserta dentro de la bicapa con su

grupo hidroxilo polar prximo a la cabeza hidroflica de los fosfolpidos, interactuando

con ellas (Figura 2).

Dependiendo de la temperatura el colesterol tiene efectos diferentes sobre la fluidez de la

membrana. Por ejemplo, a altas temperaturas, el colesterol interfiere en el movimiento de las

cadenas de los cidos grasos de los fosfolpidos, lo que disminuye la fluidez de la parte

externa de la membrana y la permeabilidad a las molculas pequeas. En cambio, a bajas

temperaturas tiene un efecto opuesto, como interfiere con las interacciones entre las cadenas de

los cidos grasos, el colesterol protege a las membranas de congelarse y mantiene su

fluidez.

Algunos procesos de transporte y actividades enzimticas, por ejemplo, pueden detenerse cuando la

viscosidad de la bicapa se incrementa experimentalmente ms all de un nivel umbral. Es por ello

que la fluidez es una de las caractersticas ms importantes de las membranas y depende de

factores como:

temperatura, la fluidez aumenta al elevarse la temperatura.

naturaleza de los lpidos, la presencia de lpidos insaturados y de cadena corta favorecen el

aumento de fluidez.

presencia de colesterol, el cual estabiliza las membranas reduciendo su fluidez y

permeabilidad.

Figura 2. Insercin del colesterol en las membranas biolgicas de clulas animales.

Grupos de cabeza

del fosfolpido

Colesterol Grupo

hidroxilo

polar

Colas de cidos

grasos

5

Protenas

Aunque la estructura bsica de las membranas biolgicas est determinada por la bicapa lipdica,

la mayora de sus funciones especficas estn desempeadas por las protenas. La

cantidad y el tipo de protenas de una membrana son muy variadas y cumplen distintas funciones

tales como: transporte (a), actividad enzimtica (b), transduccin de seales (c) reconocimiento

intercelular (d), uniones intercelulares (e) , unin al Citoesqueleto y formar parte de la matriz

extracelular (f).

Figura 3. Protenas de membrana y sus funciones.

De acuerdo a su ubicacin, las protenas se pueden clasificar en dos tipos: las que atraviesan la

bicapa de fosfolpidos de lado a lado, denominadas protenas intrnsecas o integrales y las

ubicadas en la superficie, llamadas tambin protenas extrnsecas o perifricas.

Carbohidratos

El reconocimiento intercelular, capacidad de una clula de diferenciar una clula vecina de otra, es

esencial para el funcionamiento de un organismo. Por ejemplo en la distribucin de clulas en los

tejidos y los rganos en un embrin como as tambin en el rechazo de clulas extraas (incluidas

la de los rganos trasplantados) por el sistema inmunolgico.

La manera en que las clulas reconocen otras clulas es unindose a molculas de superficie, con

frecuencia hidratos de carbono de la membrana plasmtica que corresponden habitualmente a

cadenas ramificadas cortas con menos de 15 unidades de monosacridos, los que por su carcter

polar estn limitados solamente a la superficie externa y normalmente asociados con lpidos

(constituyendo los glicolpidos) o unidos a protenas (formando las glicoprotenas), constituyendo

el glucoclix.

Los hidratos de carbono de la membrana plasmtica varan de especie a especie, entre individuos

de la misma especie y aun entre un tipo celular y otro de un mismo individuo. La diversidad de

estas molculas y su localizacin permiten funcionar como marcadores que distinguen una clula de

otra. Por ejemplo, los cuatro tipos de grupos sanguneos denominados A, B, AB y O, reflejan

variaciones en los hidratos de carbono de la superficie de los glbulos rojos.

a) b) c) d) e) f)

6

3. PERMEABILIDAD CELULAR

Las bicapas lipdicas son altamente impermeables a todas las molculas cargadas (iones) por muy

pequeas que sean. De esta forma, la carga y el elevado grado de hidratacin de tales molculas,

les impiden penetrar en la fase hidrocarbonada de la bicapa.

A continuacin, se presentan los tipos de molculas que pueden atravesar la bicapa lipdica y las

que se ven imposibilitadas de hacerlo.

Figura 4. Permeabilidad diferencial de la bicapa de fosfolpidos frente a distintas sustancias.

Funciones de la membrana plasmtica

Constituir el lmite fundamental de toda clula.

Regular los movimientos de sustancias desde y hacia la clula, manteniendo la

concentracin intracelular de molculas en los niveles adecuados para que se

realicen los procesos celulares bsicos.

Conducir potenciales de accin electroqumicos (en clulas excitables, tales como,

las neuronas).

Participar en interacciones directas con la membrana plasmtica de clulas

vecinas, formando as las uniones intercelulares.

Mantener estable la forma celular con la ayuda de la interaccin con estructuras

del citoesqueleto y de la matriz extracelular. Transducir seales hormonales y nerviosas.

7

4. TRANSPORTE A TRAVS DE LA MEMBRANA

Transporte NO mediado por protenas Difusin: es el desplazamiento neto de molculas a presin y temperatura constante desde zonas

de mayor concentracin hacia zonas de menor concentracin. Sin gasto de energa

(transporte pasivo). Generalmente, as es como se mueven las molculas en el interior de la

clula y, tambin, a travs de membranas celulares. Las molculas que pueden atravesarla deben

ser pequeas, sin carga y apolares o hidrofbicas (Ejemplo: gases respiratorios, hormonas lipdicas

(como las sexuales), los corticoides y las liposolubles como las tiroideas (T3 y T4)).

Dilisis: es la difusin de un soluto a travs de una membrana semipermeable. La sustancia pasa a favor del gradiente de concentracin hasta quedar en equilibrio (en la situacin de

equilibrio sigue pasando soluto de un lado al otro de la membrana, sin haber un cambio neto

en las concentraciones). Por ejemplo, en medicina es muy importante la dilisis para retirar

desechos desde la sangre de personas con riones afectados por alguna enfermedad.

Osmosis: corresponde a la difusin de agua (solvente) a travs de una membrana semipermeable. Si se tienen dos soluciones con distinta concentracin de soluto, el flujo neto

del agua se mover desde la solucin con menor concentracin de soluto hacia la de mayor

concentracin de soluto, hasta que se logre el equilibrio. Una vez alcanzado el equilibrio

siempre seguir pasando agua a un lado y otro, pero no habr un cambio neto de sus

concentraciones.

Existen dos conceptos importantes que se encuentran asociados a la osmosis y son la

osmolaridad y la tonicidad.

La osmolaridad de una solucin corresponde a su capacidad de retener y captar agua. La

diferencia de presin osmtica de una solucin respecto a la del plasma se denomina

tonicidad que puede ser: hipotnica, menor que la del medio intracelular; isotnica, igual a

la del medio intracelular e hipertnica, mayor a la del medio intracelular (Figura 5 y Tabla 1).

La presin osmtica de una solucin es una propiedad coligativa, es decir, es inherente al nmero de

partculas de soluto de esa solucin.

8

Baja concentracin de solutos

Membrana semipermeable

Direccin del movimiento de agua

Alta concentracin de solutos

A

B

Solucin B de glucosa al 3%

Membrana semipermeable

Solucin A de glucosa al 7% Flujo neto de agua

Figura 5. Movimiento de agua por osmosis desde la regin B (baja concentracin de solutos) a la regin A (alta concentracin de solutos).

Dos soluciones pueden ser mutuamente isotnicas entre s, o una relativamente hipertnica y la

otra relativamente hipotnica (Tabla 1 y Figura 6).

Tabla 1. Tonicidad y direccin del movimiento del agua.

Concentracin de soluto

en la solucin A

Concentracin de soluto en la

solucin B

Tonicidad

Direccin del movimiento de

agua

Mayor Menor

A hipertnica respecto de B

B hipotnica respecto de A

De B hacia A

Menor Mayor

B hipertnica respecto de A A hipotnica respecto de B

De A hacia B

Igual Igual A y B son isotnicas No hay

movimiento neto

9

Figura 6. Cambios en clulas animales y vegetales en medios hipertnicos, isotnicos e hipotnicos.

Solucin Solucin Solucin

10

ACTIVIDAD 1

Un alumno prepara para un trabajo de laboratorio dos soluciones de sacarosa A y B, de distinta concentracin. Tales soluciones las coloca en un recipiente separado por una

membrana semipermeable solo al agua como muestra la figura.

El alumno termina el trabajo y presenta sus resultados en el siguiente grfico.

a) La solucin A aumenta su concentracin? Fundamente.

..

..

b) La solucin B aumenta su volumen? Fundamente.

..

..

c) Cul solucin era hipotnica en relacin con la otra, al inicio del trabajo?

..

..

d) Por qu al trmino del trabajo la solucin A y B son isotnicas?

..

..

Solucin A

al 1%

de sacarosa

Solucin B

al 7%

de sacarosa

B

A

)

6

5

Concentracin

de la solucin

de sacarosa

4

3

2

1

7

1 2 3 4 5 6

tiempo en minutos

7

Solucin A

Solucin B

(gr/L)

11

ACTIVIDAD 2

La imagen muestra el resultado que se obtuvo al colocar, en soluciones de diferente concentracin (A, B y C), a tres glbulos rojos.

Al respecto, conteste

a) Cul solucin es hipotnica en relacin con la solucin del glbulo rojo? ..

Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?.......

b) Cul solucin es isotnica en relacin con la del glbulo rojo?

Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?.................

c) Cul solucin es hipertnica en relacin con la del glbulo rojo?......................................

Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?........................................

Seale los cambios que presenta una clula de lechuga en una

Solucin isotnica...

Solucin hipotnica...

Solucin hipertnica..

A B C

12

Transporte mediado por protenas

Protenas de canal

Son estructuras proteicas que forman un conducto en la membrana a travs del cual se

desplazan iones a favor del gradiente electroqumico. Este proceso ocurre sin gasto de

energa (transporte pasivo).

Los canales pueden estar siempre abiertos o pueden ser regulados por distintos tipos de estmulos,

son altamente especficos y no se saturan (Figura 7).

Figura 7. Funcionamiento de una protena de canal.

13

Protenas de transporte

Estas protenas permiten la difusin facilitada y el transporte activo. Adems, poseen uno o

ms sitios de unin especficos para las sustancias que transportarn, se saturan y pueden

ser bloqueadas.

Difusin facilitada

Es una forma de transporte pasivo (sin gasto de energa) en la cual el soluto es captado y

trasladado por una protena transportadora o carrier a favor del gradiente qumico, fsico o

elctrico, experimentando en el proceso un cambio en su conformacin (Figura 8).

Figura 8. Difusin facilitada de la glucosa .Se muestra en tres momentos la accin de una protena carrier o transportadora destacando su cambio conformacional.

Transporte activo

Se realiza en contra el gradiente de concentracin, qumico o elctrico y por ello deben

utilizar alguna fuente de energa. Se distinguen dos tipos de transporte activo: primario y

secundario

Transporte activo primario

Las clulas animales mantienen concentraciones de Na+ y K+ intracelulares que difieren mucho de

las concentraciones extracelulares (Tabla 2). Es por ello que la bomba de Na+/K+ ATPasa adquiere

una vital importancia ya que mantiene estas concentraciones de ambos iones tanto en el LIC

(lquido intracelular) como en el LEC (lquido extracelular). El transporte que realiza esta bomba

corresponde a un transporte activo primario, el cual se realiza directamente acoplado al gasto

energtico.

14

Tabla 2. Concentraciones intracelulares y extracelulares de Na+ y K.+

La bomba de Na+/K+ ATPasa acopla el transporte de Na+ hacia el exterior con el transporte de K+

hacia el interior (antiporte) ambos en contra de su gradiente de concentracin. El proceso se

realiza con consumo de ATP (Figura 9). Esta actividad mantiene el potencial de membrana y hace

posible que funcionen procesos de transporte activo secundario.

Figura 9. Transporte activo primario. Un ejemplo corresponde al funcionamiento de la bomba Na+/K+ ATPasa.

Medio intracelular Medio extracelular

Na+ 10 mmol/L 150 mmol/L

K+ 140 mmol/L 4 mmol/L

15

Transporte activo secundario

Muchas molculas son transportadas en contra del gradiente, aprovechando una situacin creada

por un transporte activo primario (Figura 10).

El gradiente de concentracin de Na+ establecido por transporte activo primario constituye la

fuerza motriz para el transporte activo secundario de la glucosa. El movimiento de glucosa a travs

de la membrana en contra de su gradiente de concentracin est acoplado por una protena de

cotransporte al movimiento de Na+ hacia adentro de la clula.

Figura 10. Dos tipos de transportadores de glucosa permiten que las clulas epiteliales intestinales transfieran glucosa a travs de la mucosa intestinal. La glucosa se transporta activamente hacia el interior de las clulas mediante simportadores de glucosa impulsados por Na+ localizados en la superficie apical y egresa de la clula a favor de su gradiente de concentracin mediante la accin de uniportadores de glucosa pasivos localizados en las superficies basal y lateral. Ambos tipos de transportadores de glucosa estn separados en la membrana plasmtica por uniones estrechas.

Concentracin de glucosa

elevada

Reducida

Reducida

Simportador

de glucosa

impulsado

por el Na+

Dominio

lateral

Protena

transportadora

mediadora

del transporte

pasivo de glucosa

Dominio basal

Luz intestinal

Microvellosidad

en el dominio apical

Unin

estrecha

Epitelio

intestinal

Lquido

extracelular

16

Existe una clasificacin respecto de los tipos de transporte segn sea la cantidad y la

direccionalidad de las molculas que se van a transportar. Puede ser un mecanismo

de transporte uniporte si transporta una sola molcula a favor de gradiente o puede

tratarse de cotransporte cuando dos molculas distintas son transportadas y una de

ellas aprovecha el gradiente de concentracin de la otra. Si las dos viajan en un

mismo sentido tenemos un cotransporte simporte y si lo hacen en sentido

contrario antiporte.

Intercambio a travs de vesculas

En la endocitosis pequeas porciones de membrana plasmtica se invaginan para englobar e

introducir en vesculas sustancias slidas (fagocitosis) o fluidas (pinocitosis).

En cambio en la exocitosis, las sustancias son descargadas o liberadas fuera de la clula (Figura 11).

Figura 11. Las clulas pueden realizar los procesos de endocitosis y exocitosis.

17

Endocitosis mediada por receptor. Se trata de sustancias que primero deben acoplarse a

molculas receptoras especficas, los receptores se encuentran agrupados en la membrana y estn

unidos en la parte citoslica con protenas clatrinas, o se agrupan despus de haberse unido a las

molculas que sern transportadas (Figura 12).

Figura 12. Captura de molculas especficas por endocitosis.

1. Muestra los receptores especficos con las molculas capturadas. Los receptores estn unidos

en la parte citoslica a protenas llamadas clatrinas.

2. Se produce la invaginacin de la membrana plasmtica y se empieza a formar la vescula.

3. La vescula se desprende.

4. La vescula endoctica pierde su revestimiento de clatrina y su contenido ser aprovechado por

la clula.

Medio exterior

Citosol

Molculas de

clatrina Protena

receptora

especfica

Membrana

plasmtica

Molculas

capturadas

18

ACTIVIDAD 3

En la figura se muestran tres tipos de transporte de sustancias a travs de la membrana,

indicados con los nmeros 1,2 y 3.

Indique a qu tipo de transporte corresponde el nmero

1..

2..

3..

Frente a cada sustancia coloque el nmero del tipo de transporte que utiliza.

Glicerol

Etanol

Progesterona

Aminocidos

Oxgeno

Dixido de Carbono

Ion Sodio

Ion Potasio

Urea

19

ACTIVIDAD 4 TRMINOS CRUZADOS: Establezca la correspondencia

___ a) difusin 1) transporte pasivo por medio del cual un soluto se une a un

___ b) smosis transportador especfico en un lado de la membrana y se

___ c) difusin facilitada libera en el otro lado.

___ d) transporte activo 2) movimiento de materiales hacia fuera de la clula por la

primario fusin de vesculas secretoras con la membrana plasmtica.

___ e) transporte activo 3) mezcla al azar de las partculas presentes en una solucin

secundario por la energa cintica de las mismas partculas; las sustancias

___ f) transporte vesicular se mueven desde los lugares de alta concentracin hacia

___ g) fagocitosis los lugares de baja concentracin hasta que se alcanza un.

___ h) pinocitosis equilibrio

___ i) exocitosis 4) transporte de sustancias hacia adentro o hacia fuera de la

___ j) endocitosis mediada clula por sacos membranosos pequeos, esfricos,

por receptores formados a partir de la membrana ya existente.

___ k) dilisis 5) utiliza energa derivada de la hidrlisis del ATP para cambiar

la forma de una protena transportadora, que "bombea" una

sustancia a travs de la membrana celular en contra de su

gradiente de concentracin.

6) tipo de endocitosis que consiste en la captacin no selectiva

de pequeas gotas de lquido extracelular.

7) tipo de endocitosis en la que se captan grandes partculas

slidas.

8) movimiento de agua desde un rea de menor concentracin

hacia una de mayor concentracin a travs de una membrana

selectivamente permeable.

9)

proceso en que sustancias se acoplan a receptores

especficos de membrana, que estn unidos en la parte

citoslica con protenas clatrinas.

10) utiliza indirectamente la energa obtenida a partir de la

hidrlisis del ATP; involucra simportadores y antiportadores.

11) difusin de soluto a favor del gradiente a travs de una

membrana semipermeable

20

5. ADHESIN CELULAR

Pensemos en la piel de un brazo qu factor mantiene las clulas juntas y separa la piel de los

huesos que est por debajo?

Para responder esta pregunta es necesario estudiar la adhesin celular lo cual involucra protenas

de reconocimiento. En un organismo multicelular complejo, las protenas de reconocimiento de

una clula a otra permiten que tipos especficos de clulas se adhieran entre s. Con frecuencia,

ambas clulas aportan material a estructuras de membrana adicional que consolidan su relacin. Estas estructuras especializadas se llaman uniones celulares, son muy evidentes en

microfotografas electrnicas del tejido epitelial constituido por capas de clulas que revisten las

cavidades o cubren la superficie corporal, se revisarn tres tipos: uniones estrechas, desmosomas

y uniones hendiduras.

Figura 12. En una clula de la vellosidad intestinal se presentan las uniones celulares.

Las uniones estrechas impiden el

desplazamiento de lquido a travs de una

capa de clulas

Uniones estrechas

Desmosomas

Uniones de

hendidura

Filamentos

intermedios

Espacio

intercelular

Membranas

plasmticas de

clulas adyacentes

Matriz

extracelular Unin de hendidura

Unin estrecha

0.5 m

1 m

0.1 m

21

UNIONES ESTRECHAS

En las uniones estrechas las membranas de las clulas adyacentes estn estrechamente

presionadas una contra la otra, mantenidas juntas mediante protenas especficas. Al formar un

cierre continuo alrededor de la clula, las uniones estrechas impiden la salida del lquido

extracelular a travs de una capa de clulas epiteliales.

DESMOSOMAS

Los desmosomas (tambin llamados uniones de anclaje) funcionan como remaches, que

aseguran a las clulas juntas dentro de fuertes vainas. Los filamentos intermedios constituidos por

robustas protenas de queratina anclan los desmosomas en el citoplasma.

UNIONES EN HENDIDURA

Las uniones en hendidura (tambin denominadas uniones comunicantes) forman canales

citoplasmticos entre clulas adyacentes. Las uniones en hendidura estn constituidas por

protenas de membrana especiales que rodean un poro, a travs del cual pueden pasar iones,

hidratos de carbono, aminocidos y otras molculas pequeas. Las uniones en hendidura son

necesarias para la comunicacin entre las clulas en diferentes tipos de tejidos, entre ellos el

msculo cardaco y el embrin animal.

UNIONES CLULA MATRIZ

La mayora de las clulas animales se encuentran inmersas en una matriz extracelular de

composicin proteica, en donde son muy abundantes distintos tipos de fibras de colgeno. Las

clulas animales poseen protenas transmembranas llamadas integrinas que se adhieren a la

matriz extracelular y al citoesqueleto en el lado intracelular.

Figura 13. Uniones clula matriz.

22

GLOSARIO

Glucoclix: Estructura superficial de la membrana citoplasmtica, constituida por oligosacridos

unidos a protenas o lpidos de la membrana. Tiene funciones antignica y de reconocimiento

celular.

Mosaico fluido: Descripcin de la estructura de una membrana la que se representa como un

mosaico de varias molculas de protenas inmersas en una capa lquida formadas de molculas

fosfolipdicas.

Osmorregulacin: Control de la ganancia y prdida de agua y solutos disueltos en un

organismo.

Protenas intrnsecas: Protenas asociadas a la membrana unidas a los componentes lipdicos y

que atraviesan la matriz lipdica de la membrana.

Protenas perifricas: Protenas libres de la membrana, localizadas en las zonas perifricas

interna y externa de la matriz lipdica de la membrana.

Pseudpodos: (Falsos pies) Prolongaciones citoplasmticas gruesas hacia el exterior, que

adquieren consistencia de gel, deformando as la membrana para capturar partculas (fagocitosis)

o desplazarse (movimiento ameboideo).

Transduccin: En biologa celular, una serie de cambios moleculares que convierten una seal en

la superficie de una clula blanco en una respuesta especfica dentro de la clula.

Transporte activo: Mecanismo que consume energa (ATP) y que se realiza con la participacin

de transportadores y/o receptores de membrana en contra de un gradiente de concentracin

(qumico, fsico o elctrico).

Revisin de preguntas oficiales PSU DEMRE con referencia curricular y

comentario 1. Ciertas clulas en cultivo, cuya membrana

plasmtica es impermeable a iones, fueron

colocadas en soluciones acuosas (O, P y Q) que

contienen distintas concentraciones de NaCl (sal

comn). Durante 1 hora se registraron los efectos

de estos medios sobre el volumen celular y los

resultados se muestran en el siguiente grfico

De acuerdo a lo mostrado en el grfico es

CORRECTO afirmar que

I) El cambio observado en O y Q se explica principalmente por difusin del

solvente a travs de la membrana (osmosis).

II) El efecto que produce la solucin P, se explica porque el medio extra e

intracelular presentan la misma concentracin de soluto y solvente.

III) El efecto que produce la solucin Q, se explica porque esta solucin presenta

una menor concentracin de solutos que el medio intracelular.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo I y II.

E) I, II y III.

23

FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR

Mdulo Comn

Contenido: Transporte de sustancias a travs de las membranas biolgicas.

Eje temtico: Organizacin, Estructura celular

Curso: 1 Ao Medio.

Clave: D

Habilidad intelectual medida: Anlisis, Sntesis y Evaluacin.

Dificultad: Alta, fue contestada correctamente por el 15% de los postulantes, present una

omisin del 48%.

COMENTARIO:

Esta pregunta result de alta complejidad para los postulantes, a pesar de que el contenido est

bien tratado en los libros de enseanza media. Una explicacin plausible a este hecho es que, al

dominio que debe tener el postulante del concepto de osmosis, se agrega la dificultad de tener

que saber interpretar datos a partir de un grfico. Esta habilidad es clave a la hora de cursar una

carrera relacionada al rea cientfica, razn por la cul es importante su evaluacin. Para

responderla correctamente, el postulante debe analizar la situacin planteada en el enunciado y

los resultados referidos a cambios en el volumen celular, expresados en el grfico. En conjunto,

stos dan cuenta del paso de agua, a favor de su gradiente de concentracin, a travs de la

membrana celular. Este proceso conocido como OSMOSIS ocurre por difusin y por lo tanto se

lleva a cabo sin gasto de energa para la clula. Si bien es cierto que esta pregunta es de

construccin compleja, es representativa del nivel mximo de dificultad al que se pueden

enfrentar los postulantes en la prueba. La pregunta es interesante de analizar, ya que su

estructura permite, en un concepto adecuado de evaluacin graduada, determinar en los

postulantes el uso slo de la lgica y/o el dominio de habilidades y contenidos necesarios para

abordar la pregunta. Por ejemplo, para establecer que la aseveracin I es correcta, slo se

requiere analizar lgicamente el enunciado y suponer que el comportamiento no lineal de las

curvas obtenidas con las soluciones O y Q, se refieren a cambios en el volumen celular. De la

misma forma puede ser abordada la aseveracin II, sin embargo, para dilucidar si la aseveracin

III es correcta o falsa, se requiere un dominio acabado del concepto de Osmosis y adems se

requiere interpretar correctamente el grfico presentado.

De acuerdo a esto, y dependiendo de la alternativa que el postulante elija, se puede evaluar

acertadamente las competencias que este posee al momento de abordar la pregunta.

Respecto de las aseveraciones como tal, slo la III es falsa, ya que en el grfico se observa una

disminucin del volumen en el tiempo, efecto caracterstico relacionado a la salida de agua desde

la clula. Esto ocurre cuando la clula animal es colocada en un medio hipertnico, es decir, un

medio que presenta una mayor concentracin de solutos que el medio intracelular.

24

2. Un investigador observa que una sustancia X ingresa con un flujo constante desde el medio

extracelular hacia el interior de la clula. Cul(es) de los siguientes experimentos debe llevar

a cabo este investigador para dilucidar inequvocamente el tipo de transporte (activo o

pasivo) que media en el ingreso de la sustancia X?

I) Inhibir la produccin de energa metablica (ATP) de la clula.

II) Inyectar la sustancia X en la clula, hasta equilibrar su concentracin con el

medio extracelular.

III) Aumentar la concentracin de la sustancia X en el medio intracelular.

A) Slo I.

B) Slo II.

C) Slo III.

D) Slo I y II.

E) I, II y III.

FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR

Mdulo Comn

Contenido: La clula como unidad funcional.

Eje temtico: Organizacin, estructura y actividad celular.

Curso: 1 Ao Medio.

Clave: D.

Habilidad cognitivas: Anlisis, sntesis y evaluacin.

Dificultad: Alta.

COMENTARIO:

Este tipo de preguntas, que enfrenta a los estudiantes a la situacin de proponer soluciones

experimentales para resolver un problema, resulta en general de bastante complejidad. En este

caso, ms del 50% omiti la pregunta. Para responder correctamente, primero hay que recordar

que la diferencia fundamental entre transporte activo y pasivo es que slo el primero requiere

energa en la forma de ATP. La alternativa A tuvo el mismo porcentaje de respuestas que la

opcin correcta, de tal manera que es claro que un nmero importante de estudiantes sabe que el

transporte activo requiere del suministro de ATP, y que un buen experimento para apoyar o

descartar esta opcin es inhibir la sntesis de ATP. Si el transporte de X es de tipo pasivo, no se

ver afectado por ausencia de ATP, porque no lo requiere. En segundo lugar, se debe saber que

en el transporte de tipo pasivo las molculas se mueven a favor de una gradiente de

concentracin. Por lo tanto, si se inyecta el compuesto X en la clula hasta equilibrar su

concentracin con el medio extracelular, ello tendr como consecuencia que el compuesto X

tendr la misma concentracin dentro y fuera de la clula, de tal modo que no existe una

gradiente de concentracin.

Por ende, si el transporte de X fuera pasivo, no ocurrir en estas condiciones. Estos dos

experimentos claves permiten fcilmente diferenciar entre transporte activo y pasivo.

DMCA-BM05

Puedes complementar los contenidos de esta gua visitando nuestra Web http://www.pedrodevaldivia.cl/