Comparacin de los distintos tipos de difusin

BIOLOGA COMN BC-04

TRANSPORTE A TRAVS DE LA MEMBRANA

Gradiente de

concentracin

Difusin

a travs

de la

bicapa

lipdica

Difusin

a travs

de un

canal

inico

Difusin

facilitada

Lquido extracelular

Citosol

2

INTRODUCCIN

La clula se considera como la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ello significa que

debe tener la capacidad de conseguir materia y energa para reparar, mantener y construir cada

parte de ella, y adems, producir copias de s misma para perdurar en el tiempo (reproducirse).

Esto implica que cada ser vivo debe ser una clula (organismo unicelular) o debe estar formado

por un conjunto organizado de ellas (organismo pluricelular).

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

Lmite que determine un medio interno y asegure el perfecto funcionamiento celular. Este

lmite, tiene permeabilidad selectiva, es decir, selecciona lo que entra o lo que sale de la

clula, para ello tiene una estructuracin relativamente compleja basada en la presencia de

fosfolpidos, carbohidratos, protenas y colesterol.

Citoplasma, que en clulas ms especializadas y eficientes esta compartimentalizado, es

decir, que adems de contener en su interior agua, minerales y algunos compuestos

orgnicos, posea pequeas estructuras membranosas llamadas organelos que cumplen

variadas funciones, entre ellos: mitocondria, retculo endoplasmtico liso (REL), retculo

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

Material gentico, que en las clulas eucariotas est encerrado en un compartimiento de

doble membrana llamada 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,

mediante la actividad de distintas enzimas.

1. PARED CELULAR

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

simplemente Bacterias, Protistas, Fungi y Plantas. Su composicin vara en las distintas especies,

en los distintos tejidos de una misma especie y entre clulas.

En las clulas vegetales se encuentra una pared constituida principalmente por celulosa y

lignina. Su alta porosidad permite el paso de agua y solutos disueltos. La clula vegetal no pierde

comunicacin con clulas vecinas, gracias a la presencia de plasmodesmos (poros) que

comunican los citoplasmas de un tejido. En las clulas de los Hongos las paredes celulares estn

constituidas por quitina y en los protistas de celulosa reforzadas por sales de carbonato de

calcio y slice. En las bacterias est compuesta de peptidoglucano (mureina).

A pesar de la diversidad de las molculas constituyentes de las paredes celulares de Plantas,

Hongos, Protistas y Bacterias la funcin de la pared es la de otorgar: resistencia, proteccin y

a cada clula su forma tpica.

ACTIVIDAD 1

Por qu la presencia de pared celular no interrumpe la comunicacin entre las clulas vegetales?

..

..

..

3

2. MEMBRANA PLASMTICA

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

diferencias esenciales entre el contenido de la clula y su entorno. Aunque realicen diferentes

funciones, todas la membranas biolgicas tienen una estructura bsica comn: una finsima capa

de molculas lipdicas y proteicas. Las membranas celulares son estructuras dinmicas, 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. 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. Dibujo que muestra en tres dimensiones la membrana celular animal.

Principales componentes de la membrana celular

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.

Colesterol: Se encuentra presente en clulas animales, tiene por funcin proporcionar estabilidad mecnica adicional a la membrana y adems prevenir el congelamiento celular (Figura 2).

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. Por consiguiente, la cantidad y el tipo de protenas de una membrana son muy variables y cumplen variadas funciones tales como: ser transportadoras, enzimas, receptores, estructurales, fijadoras del citoesqueleto, formar parte de la matriz extracelular, etc. (Figura 3). De acuerdo a su ubicacin, se pueden clasificar en dos tipos: las que atraviesan la bicapa de lado a lado,

protenas intrnsecas o integrales y las ubicadas en la superficie, protenas extrnsecas o perifricas.

Carbohidratos

Representados principalmente por oligosacridos, los que por su carcter polar estn limitados solamente a la superficie externa y normalmente asociados con lpidos (constituyendo los glicolpidos) o protenas (formando las glicoprotenas), las que en conjunto constituyen el glucoclix, estructura que participa del

reconocimiento celular en clulas animales (Figura 1).

4

Figura 2. Molculas de colesterol intercaladas entre las cadenas hidrofbicas de los fosfolpidos de membrana.

Figura 3. Protenas de membrana y sus funciones.

ACTIVIDAD 2

Seale las funciones de las siguientes molculas en la membrana

Protenas:.

Colesterol

Cul es la estructura del glucoclix?

Espacio

extracelular

Enzimas Receptoras Unin Transportadora

s

Citoplasma

x y

5

Funciones de la Membrana Celular 1. Constituir el lmite fundamental de toda clula, generando dos medios qumicos distintos el

extracelular e intracelular.

2. 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.

3. Constituir lmites internos generando as organelos celulares.

4. Participar en interacciones directas con la membrana plasmtica de clulas vecinas, formando

uniones intercelulares.

5. Mantener estable la forma celular con la ayuda de la interaccin con elementos del

citoesqueleto y de la matriz extracelular.

6. Transducir seales hormonales y nerviosas.

3. PERMEABILIDAD CELULAR

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

muy pequeas que sean. La carga y el elevado grado de hidratacin de tales molculas les

impiden penetrar en la fase hidrocarbonada de la bicapa.

Figura 4. Permeabilidad de una bicapa de fosfolpidos frente a distintas sustancias.

6

A continuacin se presenta un cuadro sinptico de los tipos de transporte a travs de la membrana

lipdica, clasificados dependiendo si utilizan o no protenas transportadoras.

Transporte a travs de la membrana

NO mediado por

protenas

Difusin

Desplazamiento neto de molculas a presin y temperatura constante de zonas de mayor concentracin a 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 atravesar deben ser pequeas, sin carga y apolares o hidrofbicas (Ej.: gases respiratorios, hormonas lipdicas como las sexuales, los corticoides y las liposolubles como las tiroideas). Dilisis, se denomina a la difusin de soluto a favor del gradiente de concentracin hasta quedar en equilibrio. En medicina es muy importante la dilisis para retirar desechos de la sangre de personas con los riones afectados por alguna

enfermedad. La 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 ser de la solucin con menor concentracin de soluto (mayor cantidad de agua) a la de mayor concentracin de soluto (menor cantidad de agua) alcanzndose el equilibrio, (siempre seguir pasando agua a un lado y otro, pero no habr un cambio

neto de sus concentraciones) Figura 5. 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 6).

Mediado por protenas

Protenas de Canal

Estructuras proteicas que forman un conducto en la membrana, a travs del cual se desplazan iones a favor del gradiente electroqumico, sin gasto de energa (transporte pasivo).

No son saturables (Figura 7).

Protenas Transportadoras

Difusin Facilitada: es una forma de transporte pasivo, es decir sin gasto de energa de un tipo de soluto a travs de una protena transportadora a favor del gradiente qumico, fsico electroqumico (Figura 8).

Transporte Activo: Se realiza contra el gradiente de concentracin, electroqumico, y las protenas transportadoras que lo realizan aprovechan alguna fuente de energa. Un ejemplo es la bomba de Na+/K+ ATPasa que acopla el transporte

de Na+ hacia el exterior con el transporte de K+ hacia el interior, ambos en contra de sus gradientes, el proceso se realiza con

consumo de ATP (Figura 9).

Intercambio a travs de vesculas

Endocitosis: pequeas porciones de membrana se invaginan para englobar e introducir en vesculas sustancias slidas (fagocitosis) o fluidas (pinocitosis).Con gasto de energa (Figura 10).

Exocitosis es un fenmeno inverso a la endocitosis y las sustancias son descargadas fuera de la clula. Con gasto de energa (Figura 10).

7

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).

Figura 6. Cambios en clulas animales y vegetales, en medios con distintas tonicidades.

Solucin

Hipertnica

(solucin de sal

concentrada)

Solucin

Isotnica

(concentracin

normal de sal)

Solucin

Hipotnica

(agua destilada)

Crenacin No hay cambios Citlisis

CLULA ANIMAL

(GLBULO ROJO)

CLULA VEGETAL

Plasmlisis No hay cambios Turgencia

El cuerpo celular se

encoge y se separa

de la pared celular

Las clulas captan

agua se hinchan y

estallan

La clula se vuelve

rgida pero en general

mantiene su forma

porque est presente

la pared celular

Las clulas pierden

agua y se arrugan

Vacuola H2O H2O

H2O

8

Figura 7. Paso de iones a travs de protena de canal.

Figura 8. Transporte por difusin facilitada de la glucosa.

9

Tabla 1. Concentraciones intra y extracelulares de Na+ y K+

La responsabilidad de mantener esta diferencia de concentraciones es de la bomba Na+ - K+

ATPasa, bombeando 2 K+ hacia dentro y 3 Na+ hacia fuera de la clula. Bsicamente funciona

como se muestra en la figura 9.

Figura 9. Transporte Activo. Bomba Na+ - K+ ATPasa.

Figura 10. Las clulas pueden realizar los procesos de endocitosis y exocitosis.

Medio intracelular Medio extracelular

Na+ 10 mmol/L 150 mmol/L

K+ 140 mmol/L 4 mmol/L

10

ACTIVIDAD 3

1. Se presenta la solucin A y B al inicio y al trmino del proceso osmtico.

Al respecto, conteste

a) Cul solucin, A o B, est ms concentrada al inicio?

b) Cul solucin, A o B, es hipertnica en relacin con la otra al inicio?

c) Cmo son las concentraciones de las soluciones, A y B al trmino?

.

.

.

A A B B

Membrana

selectivamente permeable

INICIO TRMINO

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Glbulo rojo

hipotnica Solucin Solucin Solucin isotnica hipertnica

Glbulos rojos

ACTIVIDAD 4

1. La figura presenta glbulos rojos sumergidos en tres soluciones de distinta tonicidad.

a) Indique los cambios que sufre el glbulo rojo sumergido en

Solucin hipotnica

Solucin isotnica

Solucin hipertnica

b) Qu le ocurrira a una clula vegetal sumergida en

Solucin hipotnica

.

Solucin hipertnica

c) Qu cambios le ocurrira a una bacteria sumergida en

Solucin hipotnica

Solucin hipertnica

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2. Asociar tipos de transporte con sustancias.

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

indicados con los nmeros 1, 2 y 3.

a) Indique a qu tipo de transporte corresponde el nmero

1

2

3

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

Oxgeno molecular

Glucosa

Ion sodio

Aminocidos

Estrgenos

Dixido de carbono

Gradiente

de

Concentracin

13

Preguntas de seleccin mltiple

1. Las protenas de canal permiten a los iones atravesar la membrana plasmtica

I) sin gasto de ATP.

II) en forma pasiva.

III) a favor del gradiente de concentracin.

Es (son) correcta(s)

A) solo I.

B) solo II.

C) solo III.

D) solo II y III.

E) I, II y III.

2. La fagocitosis, a diferencia de la pinocitosis

I) es un proceso que gasta energa.

II) necesita compromiso de membrana.

III) incorpora partculas slidas a la clula.

Es (son) correcta(s)

A) solo I.

B) solo II.

C) solo III.

D) solo II y III.

E) I, II y III.

3. En una clula vegetal inmersa en una solucin hipertnica, es posible observar que

I) aumenta el volumen de su vacuola.

II) se separa la membrana celular de la pared celular.

III) aumenta la concentracin de la solucin del interior de su vacuola.

Es (son) correcta(s)

A) solo I.

B) solo II.

C) solo III.

D) solo II y III.

E) I, II y III.

14

A B

4. Una clula animal presenta en su membrana

I) colesterol.

II) protenas.

III) glucoclix.

Es (son) correcta(s)

A) Solo I.

B) Solo III.

C) Solo I y II.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

5. El siguiente esquema presenta las soluciones A y B al trmino de un proceso osmtico.

Al respecto, se puede afirmar correctamente que la solucin

A) A est ms diluida que la solucin B.

B) B est ms concentrada que la solucin A.

C) A posee mayor osmolaridad que la solucin B.

D) B es hipertnica en relacin con la solucin A.

E) A y B son soluciones isotnicas.

6. La difusin facilitada a diferencia del transporte activo

I) no necesita energa para ejecutarse.

II) requiere de protenas transportadoras.

III) se realiza a favor del gradiente de concentracin.

Es (son) correcta(s)

A) solo I.

B) solo I y II.

C) solo I y III.

D) solo II y III.

E) I, II y III.

7. El charqui es carne salada que se deshidrata. Esta carne NO se descompone en el proceso,

porque las bacterias que podran afectarla experimentan en ella

A) citlisis.

B) crenacin.

C) turgencia.

D) hemlisis.

E) plasmlisis.

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8. En un trabajo experimental se coloca catfilo de cebolla en un tubo de ensayo A, con una

solucin de NaCl hipertnico en relacin con la solucin interna de las clulas de la cebolla y

tambin se coloca catfilo en un tubo de ensayo B, con agua destilada. Se espera que pasado

un tiempo en el tubo de ensayo

I) A las clulas del catfilo pierdan agua.

II) A las clulas del catfilo experimenten plasmlisis.

III) B las clulas del catfilo experimenten turgencia.

A) Solo I.

B) Solo III.

C) Solo I y II.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

9. NO atraviesa la membrana celular por difusin simple la (el)

A) urea.

B) glucosa.

C) oxgeno.

D) benceno.

E) dixido de carbono.

10. La siguiente figura muestra dos soluciones acuosas de distinta concentracin, separadas por

una membrana selectivamente permeable para la glucosa.

Es correcto inferir que antes de alcanzar una situacin de equilibrio,

A) el agua se desplazar desde Y hacia X.

B) el agua y el soluto se desplazarn desde X hacia Y.

C) las molculas de soluto se desplazarn desde X hacia Y, y el agua desde Y hacia X.

D) el agua y el soluto se desplazarn desde Y hacia X.

E) las molculas de soluto se desplazarn desde Y hacia X.

Membrana

selectivamente

permeable

Nivel inicial de

ambas soluciones

Solucin

diluida de

glucosa

X

Solucin

concentrada de

glucosa

Y

16

RESPUESTAS

DMCA-BC04

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