COLEGIO
LA TOSCANA LISBOA JORNADA MAÑANA
AREA
DE CIENCIAS NATURALES Y EDUCACION AMBIENTAL
ASIGNATURA
BIOQUIMICA GRADO 10
TEMA: PROCESOS QUE OCURREN EN LA MEMBRANA CELULAR
OBJETIVO: DESTACAR LA IMPORTANCIA DE LA MEMBRANA
CELULAR Y LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE
Lea detenidamente la información, realice en su
cuaderno de bioquímica resumen de los conceptos presentados a continuación
sobre la membrana celular composición, estructura y mecanismo de transporte.
Copie el glosario relacionado con pregunta acierto o
desacierto en la parte posterior donde desarrollo el primer glosario
1. MEMBRANA CELULAR
1. MEMBRANA CELULAR
Tras
dejar el espacio extracelular en nuestro viaje hacia la célula tropezamos con
la membrana plasmática de la célula. Ésta es una estructura vital. La rotura de
la membrana plasmática durante más de unos pocos segundos lleva
irremisiblemente a la muerte celular. Es una barrera física que
separa el medio celular interno del externo. En las células eucariotas, y en
algunas procariotas, también hay membranas intracelulares que delimitan a los
orgánulos, separando el medio interno del orgánulo del citosol. Es también
una plataforma donde se llevan a cabo innumerables reacciones
químicas e interacciones moleculares imprescindibles para las células.
1. 1Composición y
estructura
Las
membranas celulares están formadas por lípidos, proteínas y, en menor medida,
por glúcidos. La estructura y la
organización de las membranas celulares, así como sus propiedades, están
condicionadas fundamentalmente por los lípidos. Éstos son moléculas
anfipáticas, con una parte hidrofílica y otra hidrofóbica, que se
disponen formando una bicapa lipídica donde las partes hidrofóbicas se
encuentran en el centro de la membrana y las hidrofílicas en contacto con el
agua (Figura 1). Entre los lípidos se anclan las proteínas denominadas
integrales, que son aquellas que forman parte de la membrana de manera
permanente. Las proteínas transmembrana son proteínas integrales que poseen
secuencias de aminoácidos hidrofóbicos entre las cadenas de los ácidos
grasos de los lípidos, y dominios hidrofílicos que están en contacto con la
solución acuosa intra y extracelular. Otras proteínas se insertan sólo en una
monocapa o se anclan a ella mediante enlaces covalentes a lípidos o a cadenas
de ácidos grasos. Otro tipo de proteínas, denominadas asociadas, se unen
temporalmente a una u otra superficie de la bicapa lipídica. Los glúcidos no
aparecen en todas las membranas celulares, pero son abundantes en la superficie
externa de la membrana plasmática, y en algunas intracelulares. Los glúcidos se
encuentran unidos covalentemente a los lípidos o a las proteínas.
Por
tanto, las membranas son como láminas extensas que cuando se observan en
secciones transversales, perpendiculares a sus superficies, con el microscopio
electrónico presentan un aspecto trilaminar: dos franjas oscuras que
corresponden con las partes hidrofílicas de los lípidos y una franja clara más
ancha entre ellas que son sus cadenas de ácidos grasos. A esto se
denomina unidad de membrana y es así para todas las membranas
celulares. El espesor de las membranas varía entre los 6 y los 10 nm, lo cual indica
que no todas las membranas son exactamente iguales.
Las propiedades fisiológicas y estructurales
de las membranas dependen de la proporción y del tipo de moléculas que las
componen: lípidos, proteínas y glúcidos. Así, la membrana de los eritrocitos de
rata contiene un 50 % de lípidos, un 40 % de proteínas y un 10 % de glúcidos.
Una proporción similar a ésta es la más común entre las membranas plasmáticas
de todas las células animales, con algunas excepciones. Por ejemplo, la mielina
formada por las membranas plasmáticas de las células de Schwann, que rodean a
los axones situados fuera del sistema nervioso central, contienen un 80 % de
lípidos y un 20 % de proteínas. Las membranas intracelulares suelen contener
una mayor proporción de proteínas que la membrana plasmática. La mayor
diferencia la encontramos en las mitocondrias donde el porcentaje de proteínas
de su membrana interna llega hasta el 80 %. Por supuesto, lípidos, proteínas y
glúcidos son grupos heterogéneos de moléculas y también las membranas celulares
se diferencian en la composición y en la proporción de distintos tipos de
lípidos, de proteínas y de glúcidos. Además, como dijimos anteriormente, las
membranas están en una constante renovación que permite a la célula cambiar su
composición.
1.2. Propiedades
Parte de las
funciones de las membranas son debidas a sus propiedades físico-químicas: a) es
una estructura fluida que hace que sus
moléculas tengan movilidad lateral, como si de una lámina de líquido viscoso se
tratase; b) es semipermeable, por lo que
puede actuar como una barrera selectiva frente a determinadas moléculas; c)
posee la capacidad de romperse y repararse de
nuevo sin perder su organización, es una estructura flexible y maleable que se adapta a las
necesidades de la célula; d) está en permanente
renovación, es decir, eliminación y adición de moléculas que permiten su
adaptación a las necesidades fisiológicas de la célula.
1.3. Funciones
Cada
tipo de membrana está especializada en una o varias funciones dependiendo del
compartimento celular del que forme parte. Entre las múltiples funciones
necesarias para la célula que realizan las membranas están la creación y
mantenimiento de gradientes iónicos, los cuales hacen sensible a la célula
frente a estímulos externos, permiten la transmisión de información y
la producción de ATP, son necesarios para la realización
del transporte selectivo de moléculas, etcétera. Las membranas
también hacen posible la creación de compartimentos
intracelulares donde se realizan funciones imprescindibles o
la envuelta nuclear que encierra al ADN. En las membranas se
disponen múltiples receptores que permiten a la célula
"sentir" la información que viaja en forma de moléculas por el medio
extracelular. Por ejemplo, dan a las neuronas sus propiedades y capacidades,
también a las musculares. También poseen enzimas asociadas que
realizan numerosas actividades metabólicas, como la síntesis de celulosa o de
ácido hialurónico, fosforilaciones, producción de energía, síntesis de lípidos,
etcétera. La adherencia celular a la matriz extracelular o a otras
células en los tejidos animales se debe a las moléculas presentes en la
membrana plasmática.
2.TRANSPORTE
DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS CELULARES
Una
de las transformaciones de energía que no vemos, pero que se realiza con gran
intensidad en los seres vivos, está dada por el transporte de sustancias a
través de las membranas. Uno de los casos obvios es el paso de los materiales
nutritivos por la pared del intestino para ser aprovechados por nosotros; pero
hay también movimientos de esas sustancias al interior de las células. Todas
ellas deben nutrirse y desechar aquello que no quieren o no necesitan. Es
necesario que los materiales alimenticios, el agua y las sales minerales entren
en nuestro organismo, pero éste es sólo el primer paso hacia donde en última
instancia realmente se les utiliza: las diferentes células de nuestro
organismo. Además, durante el aprovechamiento de muchos materiales y durante la
realización de muchísimas funciones, se producen también sustancias que deben
ser expulsadas de las células, y la mayor parte de sus movimientos involucra
cambios de energía de unas formas a otras. Todos los organismos utilizan buena
parte de la energía de los materiales de que se alimentan en este proceso de
transporte continuo y muy activo de sustancias de unos lugares a otros y hacia
dentro o hacia fuera de las células.
guirán En resumen, el transporte celular es un mecanismo mediante el cual entran sustancias necesarias para la célula y salen las sustancias de desecho y también productos útiles. Existen dos tipos de transporte: pasivo y activo (fig. 1.2)
El transporte pasivo es el que se lleva a cabo sin gasto de energía por parte de la célula, como la difusión simple (únicamente de gases), la difusión facilitada y la ósmosis; todos ellos a favor de un gradiente de concentración.
La difusión es el paso de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a otra de menor concentración, es decir, a favor de un gradiente de concentración. Un gradiente es la medida de la diferencia de concentraciones de una sustancia dada en dos regiones diferentes. En la difusión las moléculas se seguiran moviendose hasta que se alcance un equilibrio dinámico.
En la difusión facilitada el transporte de iones y moléculas se lleva a cabo por proteínas de membranas transportadoras. Puede ocurrir a favor de un gradiente de concentración que no requiere de gasto o con gasto de energía (fig. 1.4).
La ósmosis es el paso del agua a través de una membrana semipermeable de una región de mayor concentración de agua (solución hipotónica) a otra de menor concentración de agua (solución hipertónica); es decir, es la difusión del agua. En las células vivas el agua entra y sale por ósmosis. Una célula mantiene su forma cuando la concentración interior es igual a la concentración exterior de la célula (isotónica) (fig.1.2).
guirán En resumen, el transporte celular es un mecanismo mediante el cual entran sustancias necesarias para la célula y salen las sustancias de desecho y también productos útiles. Existen dos tipos de transporte: pasivo y activo (fig. 1.2)
El transporte pasivo es el que se lleva a cabo sin gasto de energía por parte de la célula, como la difusión simple (únicamente de gases), la difusión facilitada y la ósmosis; todos ellos a favor de un gradiente de concentración.
La difusión es el paso de átomos, moléculas o iones de una región de mayor concentración a otra de menor concentración, es decir, a favor de un gradiente de concentración. Un gradiente es la medida de la diferencia de concentraciones de una sustancia dada en dos regiones diferentes. En la difusión las moléculas se seguiran moviendose hasta que se alcance un equilibrio dinámico.
En la difusión facilitada el transporte de iones y moléculas se lleva a cabo por proteínas de membranas transportadoras. Puede ocurrir a favor de un gradiente de concentración que no requiere de gasto o con gasto de energía (fig. 1.4).
La ósmosis es el paso del agua a través de una membrana semipermeable de una región de mayor concentración de agua (solución hipotónica) a otra de menor concentración de agua (solución hipertónica); es decir, es la difusión del agua. En las células vivas el agua entra y sale por ósmosis. Una célula mantiene su forma cuando la concentración interior es igual a la concentración exterior de la célula (isotónica) (fig.1.2).
El transporte activo es un mecanismo celular por medio del cual algunas moléculas atraviesan la membrana celular contra un gradiente de concentración, es decir, desde una zona de baja concentración a otra de alta concentración con el consecuente gasto de energía. Los ejemplos típicos son la bomba de sodio-potasio, la bomba de calcio o simplemente el transporte de glucosa.
¿Cómo pasa la membrana a las macromoléculas como proteínas, virus, ácido nucleico, bacterias, etcétera? Este mecanismo de transporte se denomina transporte en masa. Las macromoléculas se engloban en una vesícula que entra en la célula sin atravesar la membrana. Este sistema se llama endocitosis (fig. 1.3).
Si la membrana sufre una invaginación que envuelve a la macromolécula y la introduce en la célula, hablamos de pinocitosis (fig. 1.3).
Si la célula repliega su membrana para englobar a la macromolécula, entonces el mecanismo se denomina fagocitosis (fig. 1.3)
El proceso inverso también existe. Se envuelve la macromolécula, se aproxima a la membrana celular, y luego de fusionarse la envoltura con la membrana celular, la macromolécula es expulsada de la célula. Este proceso se denomina exocitosis (fig. 1.3)
En la sangre circulan hormonas que llegan a la sangre por exocitosis igual que los anticuerpos y los lípidos que circulan también. Tanto para la endocitosis como para la exocitosis, se gasta energía, porque hay movimiento de moléculas.
Aquí hay que establecer la diferencia entre los términos excreción y secreción que son dos procesos de exocitosis. La excreción es un proceso de expulsión de materiales de desecho al exterior de la célula, mientras que la secreción sólo expulsa sustancias de utilidad en un sitio fuera de la célula, como es el caso de las hormonas que se producen en un lugar, pero actúan en otro.
ACTIVIDAD
1. Responda las preguntas de
forma analitica y sincera una vez realizada la lectura
2.
Elabore los dibujos de la mitocondria y del cloroplasto
mostrando las estsructuras de cada
organelo celular.
3.
Copie el glosario en la parte final del cuaderno copiando la
pregunta y eo analisis de la respuesta acertada o desacertada.
Verdadero
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Falso
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1) Entre las funciones de las membranas está
la creación de gradientes iónicos para la síntesis de ATP.
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2) La estructura de las membranas se basa en
las características físico-químicas de los lípidos que las componen.
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3) Los glúcidos anclados a los lípidos o a las
proteínas situados en la membrana plasmática se disponen en la cara
intracelular de ésta, es decir, hacia el citosol.
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4) Todas las membranas tienen la misma
proporción de proteínas y de lípidos.
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5) Los esfingolípidos son el tipo de lípido
más abundante de las membranas celulares.
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6) Los lípidos condicionan la fluidez de la
membrana.
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7) El colesterol se encuentra en la monocapa
interna de la membrana plasmática, pero no en la externa.
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8) Los distintos tipos de lípidos se
distribuyen de forma homogénea en las membranas gracias a sus propiedades de
fluidez.
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9) La mayoría de las funciones de la membrana
la realizan las proteínas que la componen.
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10) Las proteínas transmembrana se anclan a la
membrana por interacciones de cargas eléctricas y fuerzas hidrófobas.
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11) Las proteínas periféricas están
permanentemente unidas a las superficies de las membranas.
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12) Un glicocálix es el conjunto de glúcidos
unidos a la membrana plasmática en su cara externa.
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13) Los glúcidos de la membrana plasmática
están anclados a lípidos y proteínas mediante enlaces covalentes.
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14) Los glúcidos de la membrana plasmática no
tienen función definida.
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15) La semipermeabilidad de la membrana es una
propiedad que permite que los lípidos tengan más facilidad de desplazarse
lateralmente.
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16) Los gases como el oxígeno y el dióxido de
carbono pueden cruzar las membranas celulares sin restricción.
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17) El agua puede cruzar libremente las
membranas celulares.
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18) Las balsas de lípidos crean ambientes
químicos propicios donde se pueden favorecer determinadas reacciones químicas
o interacciones moleculares.
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19) La asimetría de la membrana plasmática
consiste en un reparto desigual de moléculas entre las dos bicapas que la
componen.
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20) Las roturas grandes, mayores de 0,2 µm, de
las membrana plasmática se reparan por las propiedades de los fosfolípidos.
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21) Las proteínas transmembrana de la membrana
plasmática se sintetizan sobre todo en el aparato de Golgi.
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22) Las proteínas transmembrana de las
mitocondrias se sintetizan en el retículo endoplasmático.
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23) Las membranas de la célula se renuevan
constantemente.
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24) Gracias a las propiedades de permeabilidad
las membranas pueden crear gradientes iónicos.
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25) Las proteínas denominadas bombas se
encuentran en las membranas y crean gradientes iónicos con gasto de energía.
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26) El transporte denominado transporte se
lleva a cabo por unas proteínas denominadas transportadores.
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27) Los canales son proteínas que permiten el
paso de iones en contra de gradiente de concentración de un lado al otro de
la membrana.
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Preguntas para el glosario sobre membrana celular
MEMBRANA CELULAR
COLEGIO LA TOSCANA LISBOA IED JORNADA MAÑANA
TALLER DE QUIMICA GTRADO DECIMO
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Metodo de
tanteo ENSAYO O ERROR
Este método
consiste en igualar el número y clase de átomos, iones o moléculas de los
reactantes con los productos, con la finalidad de cumplir la ley de
conservación de la masa.
Ejemplo
P2O5 + 3H2O
→ 2H3PO4
·
Balancee por tanteo las
siguientes ecuaciones químicas:
1.- Mn2O7 →
MnO2 + O2
2.- Sb + HCl → SbCl3 +
H2
3.- PbS + O2 → PbO + SO2
4.- CaCO3 → CaO + CO2
5.- Fe(OH)3 + H2SO4 → Fe2 (SO4)3 +
H2O
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Comentarios
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