Colegio Don Orione- Quintero Biología Profesora: Roxana Velásquez Núñez GUÍA DE APRENDIZAJE BIOLOGÍA Unidad Temática: Estructura y función de los seres vivos Contenido: membrana y mecanismos de transporte. Aprendizaje(s) Esperado(s): Explicar mecanismos de intercambio entre la célula y su ambiente Instrucciones: Luego de leer el contenido de ésta guía realiza las actividades propuestas. NOMBRE:……………………………………………………………………CURSO:……………..FECHA:………………. TRANSPORTE A TRAVÉS DE MEMBRANA Dependiendo si el proceso de transporte de una sustancia involucra o no un gasto de energía en forma de ATP, se distinguen dos clases de transporte: ACTIVO Y PASIVO (figura 1) Figura 1 TRANSPORTE PASIVO: Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor de un gradiente, es decir, de mayor a menor concentración. Existen varios tipos de transporte pasivo: Difusión simple, difusión facilitada y osmosis. 1 1. Difusión simple: En este transporte, el soluto es apolar o hidrofóbico como hormonas, éter, cloroformo, fármacos liposolubles, oxígeno y nitrógeno atmosférico, lo que determina que el desplazamiento ocurra a través del componente lipídico de la membrana (Fig. 2). El agua, la urea, el etanol y el glicerol también atraviesan la membrana. Una característica importante de este transporte es que no hay saturación: El soluto se transporta de manera directamente proporcional a su concentración. Difusión facilitada: Existen solutos, que a pesar que se encuentran en distintas concentraciones a ambos lados de la membrana, no pueden atravesar el componente lipídico por su naturaleza hidrofílica o polar como los aminoácidos, monosacáridos (glucosa). En este caso el soluto (la molécula) debe ingresar a través de proteínas especializadas o transportadoras que le ayudan a pasar al otro lado. Se han descrito dos tipos de transportadores que operan por este mecanismo: Las proteínas transportadoras, también llamadas permeasas o carriers y los canales iónicos. 2. Fig. 2. La difusión simple es un tipo de transporte pasivo (no existe un gasto de energía) que se realiza a través de la bicapa lipídica. Los carriers o transportadores (Fig. 3): La proteína que funciona como carrier tiene un lugar donde se une el soluto provocando un cambio en la forma de la proteína, lo que permite que el soluto pase hacia el otro lado de la membrana. Una característica importante es que tiene un punto de saturación, es decir, solo puede transportar una cantidad determinada de soluto en el tiempo. A nivel del transporte pasivo se puede mencionar el siguiente tipo de carrier: EL UNIPORTE: Carrier que moviliza un solo tipo de soluto. Difusión facilitada a través de canales (Fig. 3): Se realiza mediante proteínas de canal. Así, entran iones como el Na+, K+, Ca+, Cl, etc. De ahí el término de canales iónicos. Los canales iónicos pueden estar siempre abiertos o poseer una especie de compuerta que regula el paso de los iones, la apertura de esta compuerta está determinada por cambios del potencial eléctrico de la membrana o por un ligando (moléculas que se unen a un sector del canal provocando su apertura, estas moléculas pueden ser neurotransmisores u hormonas). 2 Fig. 3 La difusión facilitada es un tipo de transporte pasivo. Está mediada por proteínas de membrana que reciben el nombre de carriers y canales iónicos. 3. Osmosis: Es un tipo particular de difusión; se trata del movimiento neto de agua, a través de una membrana semipermeable (membrana que permite el movimiento de algunos solutos a través de ella) desde una zona en que el agua posee una baja concentración de solutos (Solución hipotónica) a una que posee una alta concentración de solutos (Solución hipertónica). Una de las principales funciones del cuerpo de los animales es el mantenimiento de la isotonicidad del plasma sanguíneo, es decir, un medio interno isotónico (la misma concentración adentro y afuera de la célula). Esto elimina los problemas asociados con la pérdida o ganancia de agua desde y hacia las células. Estamos hablando por supuesto de una de las claves de la homeostasis (equilibrio del cuerpo). Organismos unicelulares como Paramecium, y otros organismos de vida libre en agua dulce, tienen el problema de vivir en medios hipotónicos con relación a su medio interno. Por lo tanto el agua tiende a fluir a través de la membrana hinchando a la célula y eventualmente rompiéndola. Una vacuola contráctil es la respuesta del Paramecium a este problema, ya que bombea el agua hacia fuera. Las células de nuestro cuerpo no poseen el sistema de Paramecium, por lo tanto, al colocarlas en un medio hipertónico o hipotónico sufren severos cambios. Un ejemplo es el del glóbulo rojo, célula sanguínea encargada del transporte de oxígeno. Al colocarlo en un medio isotónico (medio de igual concentración con respecto al interior celular) el movimiento de agua ocurre en ambas direcciones de la misma forma (A), este equilibrio permite a la célula mantener su forma. Si lo colocamos en un medio Hipertónico la cantidad de agua que sale de él será mayor a la que entra, por lo que el glóbulo se arruga (Fenómeno llamado crenación, B), lo contrario ocurre si lo colocamos en un medio hipotónico, acá el agua que entra supera a la que sale, provocando que el glóbulo se hinche y termine por reventarse (fenómeno denominado Citólisis). 3 B A C Fig. 4 Las células vegetales generalmente son hipertónicas en relación con su medio. En consecuencia, el agua entra por ósmosis y aumenta el tamaño de la vacuola celular, contribuyendo así a dar rigidez a la célula y en consecuencia mantener erguida a la planta, debemos recordar que esto solamente es posible gracias a la presencia de una pared celular, la presión intracelular originada en este caso se turgencia (A). Si la célula es hipotónica respecto de su medio externo, el agua tiende a salir al exterior por ósmosis. La vacuola se achica y la membrana plasmática se separa de la pared celular. Esta retracción se denomina plasmólisis. (B) TRANSPORTE ACTIVO 4 Es el transporte característico de los solutos polares que se deben movilizar de una zona de baja concentración a una zona de alta concentración (en contra de un gradiente de concentración). Para que se realice se requiere energía, la cual es obtenida de una molécula de ATP (adenosin trifosfato). Se conocen dos clases de transporte: El transporte activo primario y el transporte activo secundario. A. El transporte activo primario: En este, la energía liberada por la degradación de ATP se emplea directamente en el transporte del soluto. Un ejemplo es la bomba de Sodio y Potasio (Fig. 5), que es un tipo de carrier que transporta dos solutos diferentes (cotransporte) en direcciones opuesta (Antiporte), la bomba de sodio y potasio transporta 3 Na+ hacia fuera y 2 K+ hacia dentro en contra de gradiente de concentración. Fig. 5 La bomba de sodio y potasio es un tipo de cotransporte ya que puede transportar dos iones diferentes, el tipo de carrier que la compone es una proteína antiporte ya que transporta solutos en diferentes direcciones. “NO DEBES OLVIDAR QUE EL TRANSPORTE ACTIVO SE REALIZA EN CONTRA DE LA GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN” CARRIER B. Transporte activo secundario: En este tipo de transporte la energía obtenida a partir del ATP es utilizada de forma indirecta. Un ejemplo lo constituye la absorción de glucosa a nivel del intestino: este monosacárido se acopla al transporte de sodio y de esta forma ingresa al torrente circulatorio. Esto se explica por la siguiente forma: La bomba de sodio/potasio mantiene una importante diferencia de concentración de Na+ a través de la membrana (hay más sodio afuera de la célula). Por consiguiente, estos iones tienen tendencia a entrar a la célula a través de los poros (proteínas de membrana) y esta situación es aprovechada por otras moléculas, como la glucosa y los aminoácidos, cruzando de esta forma la membrana en contra de un gradiente de concentración (se meten dentro de la célula). 5 ACTIVIDADES: I Estructura de la membrana celular ACTIVIDAD 1: Con relación al modelo de mosaico fluido de la membrana, señala: a) ¿Quién lo propuso? b) ¿Por qué se le considera un mosaico? c) ¿De qué depende la fluidez de la membrana? ACTIVIDAD 2: Completa el siguiente cuadro con las características y las funciones de las moléculas que constituyen la membrana celular. proteínas Tipos moléculas de en lípidos glúcidos 1. 1. 1. 2. 2. 2. 3. 3. la membrana: Función en la membrana: 6 II Transporte a través de la membrana celular ACTIVIDAD 1: COMPLETA EL SIGUIENTE MAPA CONCEPTUAL CON LOS CONCEPTOS PRESENTADOS A CONTINUACIÓN: Canales iónicos, Transporte activo secundario, Difusión facilitada, Difusión simple, Transporte activo, Osmosis. ACTIVIDAD 2 1.- Escribe ejemplos de moléculas que traspasen la membrana utilizando los siguientes mecanismos de transporte a) Difusión simple._______________________________________________________ b) Osmosis _____________________________________________________ c) Difusión facilitada_____________________________________________________ 2. Completa el siguiente cuadro entre transporte pasivo y transporte activo escribiendo tres diferencias entre ambos procesos Transporte Pasivo Transporte Activo 7 ACTIVIDAD 3: De acuerdo a los contenidos entregados por tu profesor, identifica: ¿Qué tipos de transporte indica cada uno de los números del esquema (si es activo o pasivo, difusión simple, difusión facilitada a través de carriers o canales)? 1. _________________________________________________________________ 2. _________________________________________________________________ 3. ________________________________________________________________ 4.______________________________________________________________ ACTIVIDAD 4: a. El siguiente esquema representa a un glóbulo rojo en tres soluciones de diferentes concentraciones, indica si es hipertónica, isotónica o hipotónica respecto al glóbulo rojo según corresponda. H2O º H2O H2O H2O H2O H2O Caso 1: El agua se mueve Caso 2: El agua se mueve hacia dentro y hacia fuera en hacia dentro del glóbulo la misma cantidad Tipo de solución:_________ Tipo de solución:_________ H2O 8 H2O H2O Caso 3: El agua se mueve hacia fuera del glóbulo Tipo de solución:_________ b. Respecto al esquema anterior: ¿Cómo se denomina el fenómeno cuando el glóbulo rojo se arruga por la salida de agua? ¿Cómo se denomina cuando se rompe por el exceso de agua? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ c. ¿Cómo se denominan las membranas que permiten el movimiento de algunos solutos a través de ella? ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ d. ¿Sería prudente inyectarse, en forma intravenosa, una alta concentración de sal en la sangre? ¿Qué consecuencias puedes predecir? _________________________________________________________________________ _________________________________________________________________________ ACTIVIDAD 5. En los siguientes cuadros, dibuja el proceso que se indica: Exocitosis Endocitosis 1 ¿Qué sucedería en una célula si sólo se llevara a cabo el proceso de exocitosis? ___________________________________________________________________ __________________________________________________________________ 2. Finalmente, escribe las tres funciones más importantes de la membrana celular. ACTIVIDAD 6: El siguiente esquema representa el transporte de glucosa (que es un tipo de transporte activo). Señala de cuál se trata (primario o secundario) y explica detalladamente cómo ocurre. 9 1.-Si una célula animal es colocada en una solución hipertónica, se espera: A) B) C) D) E) Aumente su volumen entre agua disminuya su volumen mantenga su volumen se altere su metabolismo 2.-Con respecto a la membrana plasmática es correcto afirmar que I. II. III. A) Sólo I es una estructura rígida posee proteínas está estructurada por vitaminas B) sólo II C) sólo III D) sólo I y II E) sólo II y III 3.-En un vaso precipitado que contienen una solución de glucosa al 10%, se introduce una bolsita que contiene una solución de glucosa al 2%. La bolsita es de celofán, material que se comporta como una membrana semipermeable. Al transcurrir un tiempo usted observará que: I. II. III. A) Sólo I el volumen de la bolsita aumenta el volumen de la bolsita disminuye la glucosa pasa la bolsita B) sólo II C) sólo III D) I y II E) II y III 4.-Si usted tiene dos soluciones separadas por una membrana y después de un tiempo no observa cambios en ellas, podría suponer que: I. la membrana es impermeable. II. hay diferencia de concentración entre las dos soluciones. III. Los medios son isotónicos. A) Sólo I B) sólo II C) sólo III D) II y III E) I y III 5.-La membrana plasmática es una estructura celular encargada de: A) B) C) D) E) Determinar parcialmente la forma Determinar el volumen celular Controlar el transporte de agua y iones Mantener la composición química de la célula constante en lo posible E) Todas son correctas 10
