Colegio Antil Mawida Departamento de Ciencias Profesor(a): Nicole Vega. Biología y Ciencias Naturales. Guía de Trabajo Refuerzo Contenido y Aprendizaje N° Fecha Tiempo 2 27-05-2015 2 Horas Nombre del/la alumno/a PUNTAJE TOTAL: 125 puntos. PUNTAJE OBTENIDO:……………. puntos. CALIFICACIÓN:…………………………. PUNTAJE PSU:…………………….. puntos. FECHA DE ENTREGA:…………………. Unidad Nº 1 Integración célula – organismo. Núcleos temáticos de Transporte y comunicación celular. la Guía Objetivos de la Guía Diferenciar los tipos de transporte celular y comprender que gracias a diversas proteínas las células se comunican. Aprendizaje Las células poseen mecanismos muy elaborados y variados de Esperado transmisión e interpretación de señales que permiten una coordinación de sus actividades en comunidades unicelulares o multicelulares. Instrucciones 1. - Todas las guías deben llevar el primer nombre, apellidos, curso y la fecha. 2. - Solo se le dará una copia de la guía, en caso de pérdida, deberá ingresar a la página del liceo o a la siguiente página https://sites.google.com/site/biologianicolevegac/ para descargar e imprimir el documento, en caso de inasistencia, debe dar aviso al docente a cargo de la asignatura, para recibir el documento. 3. Tiempo estimado 180 minutos. Desarrollo de Contenido Transporte celular La membrana plasmática actúa como una barrera selectiva al paso de sustancias, permitiendo el paso de pequeñas moléculas e impidiendo el paso de otras de mayor tamaño. Para facilitar el tráfico de sustancias a través de la membrana, existen mecanismos de transporte que permiten el intercambio de sustancias entre el medio externo e interno. De acuerdo a si existe o no gasto de energía, estos mecanismos se pueden clasificar en transporte activo y transporte pasivo, respectivamente. Transporte pasivo Es un proceso de transporte de sustancias, que se realiza en forma espontánea, sin gasto de energía y a favor del gradiente de concentración , es decir, desde un medio donde las moléculas se hallan más concentradas hacia un medio donde su concentración es menor, se distinguen tres tipos de transporte pasivo: Osmosis: Es el paso de agua a través de la membrana plasmática. En las células, el flujo de agua se realiza desde un medio con menor concentración de solutos hacia un medio con mayor concentración de solutos. Si una célula es puesta en una solución isotónica, es decir, donde la concentración de solutos es la misma que al interior de la célula, el movimiento del agua está en equilibrio, vale decir, la cantidad de agua fluye hacia dentro y fuera de la célula es la misma. Si la concentración de solutos es menor fuera de la célula, se dice que se encuentra en una solución hipotónica, y en esta situación el movimiento del agua es mayor hacia el interior de la célula. En este medio, las células animales experimentan lisis, es decir, el rompimiento de la membrana plasmática, dad la gran cantidad de agua que ingresa en ellas. En las células vegetales, en cambio, al estar provistas de una pared celular rígida, el agua que penetra genera una presión de turgencia. Por último, si la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular, solución hipertónica, ocurre un mayor movimiento de agua hacia el medio externo, motivo por el cual la célula pierde agua y reduce su volumen. En las células vegetales, dado que la mayor parte del agua se ubica en las vacuolas, al encontrarse en este tipo de medio estos organelos se retraen, fenómeno conocido como plasmólisis. Difusión simple Es el paso, a través de la membrana plasmática, de pequeñas moléculas sin carga solubles en la bicapa lipídica, tales como algunos gases (oxígeno y dióxido de carbono). Para que una molécula se difunda a través de la membrana es necesario que exista una diferencia de concentración entre el medio externo y el interno. Difusión facilitada Existen moléculas como aminoácidos, glucosa y pequeños iones que, por sus características químicas y de tamaño, no pueden difundirse a través de la bicapa lipídica y requieren de proteínas transportadoras para su difusión. Las proteínas transportadoras se encuentran inmersas en la membrana plasmática y pueden ser de dos tipos: canales proteicos, formados por proteínas que al unirse a la molécula a transportar, cambian su forma llevándolas hacia el interior de la célula. Transporte activo Es un proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana. Se realiza con gasto de energía y en contra de un gradiente de concentración, es decir, desde un medio con menor concentración hacia otro con mayor concentración. Las proteínas transportadoras que intervienen en el transporte de moléculas requieren de un aporte energético, en forma de ATP. En el mecanismo de transporte activo es posible distinguir dos clases de transporte: uno mediado por proteínas transportadoras y otro mediado por vesículas. Transporte activo mediado por transportadores En los mecanismos de transporte activo mediado por transportadores se encuentran: Bomba Na+/K+ o ATPasa La bomba Na+/K+ o ATPasa es un conjunto de proteínas de membrana que transporta moléculas en contra del gradiente de concentración, utilizando la energía que se desprende de la hidrólisis del ATP. Al interior de las células la concentración de Na+ es baja respecto al medio extracelular, en cambio, la concentración de K+ es alta en el medio intracelular y baja en el medio extracelular. La bomba Na+/ K+ actúa bombeando Na+ hacia el medio extracelular y K+ hacia el intracelular; por cada tres iones de sodio transporta dos iones de potasio. En las células nerviosas, la bomba Na+/ K+ mantiene una distribución diferencial de las cargas a ambos lados de la membrana, estado que se denomina potencial de reposo, en el cual las cargas positivas se ubican al exterior de la membrana y las cargas negativas, en el interior. Concentraciones (nM) de sodio y potasio en las células nerviosas Ion Medio intracelular Medio extracelular Sodio 12nM 145nM Potasio 140nM 4nM Bomba Ca+2 Esta bomba está constituida por un conjunto de proteínas de membrana que mediante la energía liberada en la hidrólisis de ATP, transporta iones de Ca+2 hacia el medio externo, manteniendo así una baja concentración de calcio intracelular. La bomba de calcio interviene en procesos como la concentración de calcio intracelular. La bomba de calcio interviene en procesos como la concentración muscular, expresión génica, entre otros. Co - transporte En este mecanismo utiliza el gradiente de concentración de iones sodio, generado por la bomba de Na+/ K+, para transportar hacia el interior de la célula sustancias como aminoácidos y glucosa. Para transportar glucosa hacia el interior de la célula, el sodio y la glucosa se unen a la proteína transportadora, y ambas son trasladadas al interior de la célula. Si las moléculas transportadoras viajan en la misma dirección, esta forma de transporte se denomina simporte. Si viajan en direcciones opuestas, se denomina antiporte. Transporte mediado por vesículas Para transportar moléculas de alto peso molecular y partículas de mayor tamaño, las células utilizan un mecanismo que consiste en formar vesículas membranosas donde se engloban los productos de ingestión o de desecho. Al igual que el transporte mediado por proteínas transportadoras, este mecanismo también requiere de un aporte energético. Dependiendo de la dirección en que se realice, el transporte puede ser de dos tipos: Endocitosis Las vesículas se forman en el exterior de la célula mediante una invaginación de la membrana plasmática, capturando sustancias del medio. Se distinguen tres tipos de endocitosis: fagocitosis, donde se forman vesículas que encierran microrganismos y restos celulares; pinocitosis, las vesículas permiten la ingestión de líquidos y partículas en disolución; y endocitosis mediada por receptores, las partículas que se integran deben interactuar con un receptor específico que se encuentra en la membrana, y luego esta se invagina, formando una vesícula e incorporando la molécula a la célula. FAGOCITOSIS PINOCITOSIS Exocitosis Las vesículas citoplasmáticas que transportan sustancias sintetizadas por la célula o bien sustancias de desecho, son transportadas por la célula o bien sustancias de desecho, son transportadas hacia la membrana plasmática donde se fusionan para verter su contenido al medio extracelular. Guía de desarrollo Rúbrica: Categoría Fecha de entrega Categoría Fecha de entrega 5 Entrega su guía en la fecha establecid a. 4 Entrega su guía en la semana de la fecha establecida . 3 Entrega su guía una semana después de la fecha establecida . 2 Entrega su guía dos semanas después de la fecha establecida . 1 Entrega su guía tres semanas después de la fecha establecida . 0 Entrega su guía cuatro o más semanas después de la fecha establecida . 5 4 3 2 1 0 . Puntaje Total: 5 puntos. Puntaje obtenido: _________ puntos. - Con la ayuda de su compañero, apuntes y bibliografía responda las siguientes preguntas y ejercicios: Actividad 1: Tabla n° 1: Concentración de diferentes elementos químicos dentro y fuera de la célula. Elemento químico Sodio Potasio Magnesio Calcio Cloro Concentración intracelular en milimoles (mM) 5 – 15 140 0,5 0,0001 5 – 15 Concentración extracelular en milimoles (mM) 145 5 1–2 1–2 110 1. ¿Qué elemento es el más abundante dentro de la célula?, ¿y fuera de ella? (2 puntos). 2. ¿Qué elemento es el menos abundante dentro de la célula?, ¿y fuera de ella? (2 puntos). 3. ¿Qué semejanzas observan entre los medios intra y extracelular? (2 puntos) 4. La composición química a ambos lados de la membrana, ¿es desigual?, ¿por qué? (2 puntos). 5. ¿Qué relación existe entre los datos de la tabla y el concepto de membrana como límite celular? Expliquen. (2 puntos). Actividad 2: 1. Los fosfolípidos ¿son moléculas polares o apolares?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Por qué los fosfolípidos son considerados moléculas anfipáticas? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 3: a. Si algunas proteínas atraviesan la bicapa lipídica, de extremo a extremo, ¿serán moléculas anfipáticas?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ b. Si una proteína solo “mira” hacia la cara externa de la membrana plasmática, ¿qué tipo de proteína es, hidrofóbica o hidrofílica? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c. Con respecto a su respuesta anterior, ¿qué función podría cumplir esta proteína? Formulen una hipótesis. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ d. Se ha observado que algunas proteínas de la membrana plasmática que “miran” hacia la cara interna de esta funcionan como enzimas. ¿Qué significa esto? Fundamenten. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. Consulten diversas fuentes de información y respondan en su guía. a. Hay proteínas de la membrana plasmática que sirven de anclaje para unir dos células vecinas. Investiguen sobre las proteínas que participan en las uniones de hendidura, en las uniones estrechas y en los desmosomas. Acompañen la información con dibujos. (9 puntos). b. Si el glucocálix solo se encuentra “mirando” hacia la cara externa de la membrana plasmática, ¿qué función desempeña? (1punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ c. ¿Qué función cumplen las moléculas de colesterol en las membranas plasmáticas de las células animales? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 4: (10 puntos). Biomolécula A B C D Nombre Características E 1. ¿Qué interacciones establece la célula con el medio que la circunda? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Qué pasaría si la membrana plasmática fuera completamente impermeable a todas las sustancias del entorno celular? Explica. (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 5: 1. ¿En qué medio se encuentran más concentradas ambas sustancias? (1punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Las moléculas de la situación A se mueven a favor o en contra de su gradiente de concentración?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Las moléculas de la situación B se mueven a favor o en contra de su gradiente de concentración? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. ¿En qué situación se necesitará energía para que las moléculas se muevan?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 6: En parejas, analicen el siguiente esquema, que representa la difusión simple y la difusión facilitada por proteínas de canal y por proteínas transportadoras. Luego, respondan las siguientes preguntas planteadas a continuación: 1. ¿Qué semejanzas presentan los dos tipos de difusión?, ¿qué diferencias? (4 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Qué semejanzas observan entre los tipos de difusión facilitada?, ¿qué diferencias? (4 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Describan el transporte de sustancias mediante difusión facilitada. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 7: Junto con un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, que muestra el transporte activo a través de la bomba sodio – potasio. Luego, contesten las preguntas que se plantean: 1. ¿Dónde se encuentra el ion sodio (Na+) en mayor concentración, en el medio intra o extracelular?, ¿qué sucede con el ion potasio (K+)? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Hacia dónde transporta la célula el ion Na+?, ¿y el ion K+? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Qué debe ocurrir para que la célula pueda llevar a cabo el transporte de estos iones? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 8: En parejas, analicen el siguiente esquema, que muestra los procesos de endocitosis y exocitosis. A partir de él, respondan las siguientes preguntas planteadas: Representación de la endocitosis (A) y la exocitosis (B). 1. Describan los procesos de endocitosis y exocitosis. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿En qué se diferencian ambos procesos? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Qué tipo de moléculas podrían utilizar estos tipos de transporte? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 9: Junto a un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, luego respondan las preguntas planteadas a continuación: 1. ¿En qué compartimento se encuentran más concentrados los iones, en el A o en el B? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿En cuál de los compartimentos hay más agua? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ___________________________ 3. ¿Qué sustancia se movió luego de transcurrido un tiempo, el agua o los iones?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. ¿Desde y hacia cuál de los compartimentos se movieron las partículas de la sustancia que señalaron en la pregunta anterior? Fundamenten. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. ¿Qué tipo de transporte es la osmosis: pasivo o activo? Expliquen. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 10: Junto a un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, luego respondan las preguntas planteadas a continuación: 1. ¿Cuál de los dos lados es hipotónico, A o B?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Cuál de ellos es hipertónico?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿El agua se mueve desde el medio hipotónico al hipertónico, o al revés? Explica. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. ¿Cuál es el sentido del movimiento del agua, a favor o en contra de su gradiente de concentración? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. ¿En qué momento se detendrá el movimiento del agua? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 6. ¿Qué estructura de la membrana plasmática utiliza el agua para movilizarse? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 7. Con respecto a tus respuestas anteriores, ¿cuál es el tipo de transporte mediante el cual el agua se mueve a través de la membrana? (1punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 11: Junto a un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, luego respondan las preguntas planteadas a continuación: 1. ¿Cómo era el medio extracelular en el que se encontraba la célula en A: hiper o hipotónico?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿Cómo era el medio extracelular en el que se encontraba la célula en B: hiper o hipotónico? Explica. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Hacia qué medio (intracelular o extracelular) se movilizó el agua en las células vegetales en A y B? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. ¿Qué ocurre con el volumen celular en ambos casos? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. ¿Qué ocurrió con la membrana plasmática de las células en A y B?, ¿a qué se debe esto? (3 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 12: Junto a un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, luego respondan las preguntas planteadas a continuación: 1. ¿Cómo era el medio extracelular del glóbulo rojo en A: hipertónico o hipotónico? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿El medio extracelular del glóbulo rojo en B es hiper o hipotónico? (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. ¿Qué ocurrió con el volumen del glóbulo rojo en cada caso? Explica. (1 punto). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. ¿Hacia qué medio (intracelular o extracelular) se movilizó el agua en ambos casos?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ Actividad 13: 1. ¿Cuál es el principal mecanismo a través del cual el agua se moviliza desde el medio intracelular hacia el extracelular, o viceversa? Descríbelo. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 2. ¿En qué consisten los fenómenos de crenación y citólisis? Explica usando como ejemplo los glóbulos rojos. (4 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 3. Imagina que se introduce una medusa de mar en un vaso de precipitado que contiene agua destilada (sin solutos). A partir de esta información, ¿qué tonicidad tiene el medio en el que se introdujo la medusa?, ¿hacia dónde se moverá el agua: hacia el interior de las células de la medusa o hacia el interior de estas?, ¿por qué? (3 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 4. Para representar la osmosis, un estudiante coloca una bolsa semipermeable en una disolución con agua y sal. La disolución al interior de la bolsa tiene la misma concentración de sal que el medio externo. ¿Es este un buen modelo?, ¿por qué? (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ 5. Se tienen dos disoluciones, A y B, separadas por una membrana semipermeable. La disolución A es hipotónica con respecto a la B. Si la membrana plasmática es impermeable al soluto, ¿en qué lado aumentará el nivel de agua, en A o en B? Explica. (2 puntos). ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________