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LICEO 1 JAVIERA CARRERA
DEPARTAMENTO BIOLOGÍA
NIVEL: OCTAVO BÁSICO
2016
GUÍA DE APRENDIZAJE
Membrana plasmática y mecanismos de transporte
Autor: Julio Ruiz Alarcón
Editado por Carolina Molina Zúñiga
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INTRODUCCIÓN:
En guía estudiaremos en detalle, como está formada la membrana celular y los diferentes
mecanismos de transporte de sustancias químicas que se producen por la membrana
plasmática.
OBJETIVO DE APRENDIZAJE:
Explicar, por medio de la experimentación, los mecanismos de intercambio de partículas
entre la célula (en animales y plantas) y su ambiente por difusión y osmosis
CONTENIDOS QUE SE ESTUDIARAN EN ESTA UNIDAD
 Estructura de la membrana celular, según modelo de mosaico fluido.
 Mecanismo de transporte de sustancia de la célula.
PROCEDIMIENTO DE TRABAJO:
1. Lee comprensivamente cada uno de los contenidos que aparecen en este material
de apoyo.
2. Complementa la información de ésta guía con las de tu libro de estudio. Revisa
desde la página 96 a la 105 y realiza las actividades que aparecen en las páginas
anteriormente mencionadas y las que aparecen en las páginas 118 a la121.
3. Desarrolla las actividades propuestas con mucha responsabilidad.
4. Si crees que trabajando en equipo aprendes más, desarrolla este material en un
grupo pequeño.
2
¿CÓMO ESTÁ ORGANIZADA LA MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA?
La célula constituye la unidad funcional de los seres vivos. Como tal establece relaciones
con su entorno a través de la membrana celular. Esta estructura es una unidad que
presenta un comportamiento variable, concepto conocido como permeabilidad selectiva.
Esta capacidad para variar su conducta la hace indispensable para mantener la
homeostasis del medio intracelular y extracelular. Como podemos ver en la fig.1, la
membrana está formada por una serie de moléculas.
Fig 1 Modelo de mosaico fluido de la membrana celular.
ACTIVIDADAD 1:observa detalladamente esta imagen, pinta de diferentes colores las
moléculas que estructuran la membrana plasmática (MP) y rotula las moléculas indicadas
con la flecha y haz además una breve descripción de cada una de ellas.
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DOCUMENTO I:
Como te habrás dado cuenta la célula está rodeada por una membrana, denominada
"membrana plasmática" (MP). La membrana delimita el territorio de la célula y controla el
contenido químico de la célula. En la composición química de la membrana entran a
formar parte los fosfolípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%,
50% y 10%, respectivamente (éstos valores pueden variar dependiendo del tipo celular).
Los lípidos forman una doble capa y las proteínas se disponen de una forma irregular y
asimétrica entre ellos. Estos componentes presentan movilidad, lo que confiere a la
3
membrana un elevado grado de fluidez. Por el aspecto y comportamiento el modelo de
membrana se denomina "modelo de mosaico fluido.
Otros componentes moleculares de la MP son: colesterol.,
glicoproteínas.
Estudiemos en detalle algunos de estos componentes
moleculares de la membrana plasmática:
LOS FOSFOLÍPIDOS
Los fosfolípidos pertenecen a un grupo de lípidos compuestos
porque estar formados por ácido fosfórico ácidos grasos.
En la figura, la cabeza corresponde al fosfato y la cola a los
dos ácidos grasos. La primera es, es una zona hidrofílica (tiene
atracción por el agua), la cola es de tipo hidrofóbica (repele el
agua). En contacto con el agua, estas moléculas se ordenan
formando mono capas moléculas. La cabeza se orienta hacia
el agua y la cola, lo hace en sentido contrario, ver figura 1.
Estas dos características determinan que se dispongan de
manera espontánea en una doble capa llamada bicapa
fosfolipídica.
Fig.2 estructura
fosfolípido
de
un
EL COLESTEROL:
Corresponde a otro tipo de lípido, se encuentra en la mayoría
de las células con bicapa fosfolipídica, éste, hace que la bicapa
sea más resistente y flexible, pero menos permeable a
sustancias solubles en agua, como iones y glucosa.
PROTEÍNAS:
Se encuentran incrustadas en la capa lipídica. Hay tres
categorías de proteínas:
Fig 3 proteínas con forma de
canales para el transporte
a) Proteínas de transporte: regulan el movimiento de
moléculas hidrofílicas a través de la membrana. Algunas
forman canales o poros, por donde transitan las moléculas,
como potasio, calcio, sodio, fig. 3
b)
Proteínas receptoras: actúan como receptores de
moléculas enviadas por otras moléculas para comunicarse
entre ellas, fig.4
Fig.
4
proteína
c) Proteínas de reconocimiento: son glucoproteína moléculas del medio
(proteínas asociadas a glúcidos), actúan como etiquetas de
identificación y como sitios de unión a la superficie celular de
sustancias que han sido identificaron como extrañas al
organismo. Así por ejemplo, las células de ciertos glóbulos
blancos, reconocen bacterias, como invasores de nuestro
cuerpo para ser destruidas por otras clases de estos glóbulos
blancos, ver fig.5
receptora
de
Fi5 proteínas de reconocimiento
4
En síntesis, la membrana plasmática, es una estructura que está organizada en base a
varios tipos de moléculas como: fosfolípidos, colesterol, varios tipos de proteínas.
Cumple varias funciones: protección física de la organización de la célula, regulación del
movimiento de moléculas hacia y desde la célula, comunicación con otras células e
identificación de lo que forma parte no de nuestro organismo.
ACTIVIDAD 2: aplicando lo que aprendiste en este texto:
2. 1 ¿Qué tipos de la moléculas pintaste en el modelo membrana llamado mosaico fluido y
a qué se debe este nombre? Explica
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2.2 Explica la organización estructural de la membrana celular
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2.3 Explica la forma en que se disponen los lípidos en la membrana celular
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2.4 ¿Qué propiedad otorgan los fosfolípidos a la membrana celular? Explica
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2.5 ¿Por qué es necesaria la presencia de colesterol en la membrana celular? Argumenta
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2.6 ¿Qué disposición tienen las proteínas en la membrana celular?
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2.7 ¿Qué tipos de proteínas conforman la membrana celular y que funciones específicas
cumplen estas moléculas en la célula? Explica
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2.8 ¿Qué tipos de funciones cumple la membrana en la célula? Explica
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2.9 Haz un mapa conceptual con los conceptos relevantes que hemos estudiado hasta el
momento.
TEXTO II
LA MEMBRANA: PUERTA REGULADORA DE LO QUE ENTRA Y SALE DE LA
CÉLULA
La membrana celular es como una aduana, controla todo lo que entra y sale de la célula,
transportando moléculas en ambos sentidos.
En esta unidad, estudiaremos el movimiento de las sustancias químicas a través del
transporte: pasivo: Difusión simple.
La difusión simple no se requiere que la célula gaste energía puesto que la moléculas se
mueven producto de su propia energía cinética que poseen. Entre los ejemplos de este
tipo de transporte se incluyen la difusión de oxígeno y anhídrido carbónico, la ósmosis del
agua (difusión de agua).
Movimiento del agua y los solutos
La membrana celular actúa como barrera semipermeable impidiendo la entrada de la
mayor parte de las moléculas, dejando pasar selectivamente a otras. Para entender los
procesos que acontecen es necesario, comprender algunos conceptos previos como,
solución, potencial hídrico de una solución, difusión y ósmosis.
El potencial hídrico, se refiere a la concentración de moléculas de agua que tiene
una solución. La tendencia del agua a moverse de un área de mayor concentración de
moléculas de agua una de menor concentración. En otros términos, las moléculas de
agua se mueven de acuerdo a la diferencia de energía potencial entre el punto donde se
encuentran y el lugar hacia donde se dirigen. La presión y la gravedad son dos de los
orígenes de este movimiento.
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Solución, es la mezcla homogénea de un soluto (por ej, sal), con un soluto (por ej, agua)
La fig.8 ilustra una solución y la difusión del soluto.
La difusión es el movimiento neto de sustancia (líquida o gaseosa) de un área de alta
concentración a una de baja concentración. Dado que las moléculas de cualquier
sustancia se encuentran en movimiento cuando su temperatura está por encima de cero
absoluto (0 grados Kelvin o -273 grados C), existe una disponibilidad de energía para que
las mismas se muevan desde un estado de potencial alto a uno de potencial bajo. La
mayoría de las moléculas se mueven desde una concentración alta a una baja, es decir el
movimiento neto es desde altas concentraciones a bajas concentraciones.
Eventualmente, si no se agrega energía al sistema las moléculas llegan a un estado de
equilibrio en el cual se encuentran distribuidas homogéneamente en el sistema.
El anhídrido carbónico y el oxígeno
se encuentran entre las pocas
moléculas simples que pueden
cruzar la membrana celular por
difusión. La difusión constituye una
de las principales formas de
movimiento de sustancias entre las
células. El intercambio de gases en
branquias
y
pulmones
es
Fig. 6 difusión de soluto en agua
consecuencia de fenómenos de
difusión. El anhídrido carbónico se regenera constantemente dado que es producido en
las células como consecuencia de fenómenos metabólicos, y como la fuente está en el
interior de la célula, el flujo neto del CO2 es hacia el exterior de la célula. Los procesos
metabólicos, requieren usualmente oxígeno, cuya
concentración es mayor en el exterior de la célula,
por lo tanto su flujo neto es hacia el interior de las
células, como lo muestra la fig.7
La osmosis se conoce al fenómeno de difusión de
agua a través de una membrana semipermeable (o
de permeabilidad diferencial o de permeabilidad
selectiva) de una solución de alto potencial hídrico
(hipotónica) a una de bajo potencial hídrico
Fig 7 difusión de 02, CO2 por difusión
(hipertónica) Ejemplos de ese tipo de membrana
son la membrana celular, como así también productos como los tubos de diálisis :La
presencia de solutos disminuye el potencial hídrico de una solución, por lo tanto existe
más agua por unidad de volumen en un vaso de agua corriente que en el volumen
equivalente de agua de mar. En una célula, que posee organelas y moléculas grandes, la
dirección del flujo del agua es, generalmente, hacia el interior de la célula. Fig. 8
7
SOLUCIÓN HIPERTÓNICA
OSMOSIS
SOLUCIÓN HIPOTÓNICA
Fig.8 esquematización de la osmosis
Como se aprecia en este esquema, la
membrana separa a dos soluciones, la A, es
una solución hipertónica o de bajo potencial
hídrico con respecto a la solución B que es lo
contrario.
Como
la
membrana
es
semipermeable, deja pasar solo el agua,
entonces el agua difunde desde el medio B
(hay más moléculas de aguas) hacia la
solución A (hay menos moléculas de agua),
este fenómeno se llama osmosis. En
consecuencia, la osmosis es la difusión de
agua a través de una solución de alto
potencial hídrico o hipotónica, hacia una
solución de bajo potencial hídrico o
hipertónica.
Fig.9 efecto que tienen las soluciones hiper, hipo
e isotónicas sobre las células
Las soluciones hipertónicas son aquellas, que con referencias al interior de la célula,
contienen mayor cantidad de solutos (y por lo tanto menor potencial de agua)
hipotónicas son aquellas, que en cambio contienen menor cantidad de solutos (o, en
otras palabras, mayor potencial hídrico). Las soluciones isotónicas tienen
concentraciones equivalentes de sustancia y, en este caso, al existir igual cantidad de
movimiento de agua hacia y desde el exterior, el flujo neto es nulo.fig.9
ACTIVIDAD 3: comprobando lo que aprendiste del texto II de información.
3.1 Distingue entre los siguientes concepto:
3.1.1 Transporte pasivo y activo:
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8
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3.1.2
Solución- soluto – solvente y potencial hídrico
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3.1.3 Solución hipotónica – Hipertónica e Isotónica:
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3.1.4
Difusión y osmosis.
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3.2 Observa la fig.9 y responde lo siguiente:
3.2.1 ¿Qué tipo de cambios experimenta el glóbulo rojo colocado en la solución,
isotónica, hipotónica e hipertónica respectivamente? Argumenta
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3.2.2 ¿Cuál de los dos medios, A o B, está más concentrado en términos de soluto y por
lo tanto, qué cantidad de agua contiene cada uno? Explica
9
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3.2.3 Señala las diferencias y semejanzas que existen entre la difusión y la osmosis.
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3.2.4 Cuando se aliña una ensalada, aparece abundante agua en el plato, ¿cómo
explicas este hecho?
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