INSTITUCIÓN EDUCATIVA LORENZA VILLEGAS DE SANTOS

Guía de contenido # 3 Mecanismos de

transporte a través de la membrana celular

Mayo 19- 2020-

GRADO °6 CIENCIAS NATURALES-Segundo periodo

Docente: Olga Lucia Toro ZuletaObjetivo: Identificar y describir los mecanismos de transporte a través de la membrana celular, en los organismos vivos.

Transporte de nutrientes a través de la membrana celular o plasmática

Las membranas suponen una barrera a la libre difusión de iones y moléculas cargadas eléctricamente. Sin embargo, La mayoría de las moléculas con actividad biológica, tales como iones, azúcares, péptidos, e incluso lípidos, han de

cruzar la membrana de forma selectiva para desempeñar sus funciones. Pensemos, por ejemplo, en la glucosa o en los iones que crean gradientes electroquímicos. La creación de gradientes entre ambos lados de la membrana es necesaria puesto que se usan en muchos aspectos de la fisiología

celular. Aproximadamente el 10 % de los genes de una célula están relacionadas con transportadores de membrana, lo que nos da una idea de la importancia de este mecanismo para la célula.

Pero para que estos gradientes sean útiles es necesario que la célula pueda crearlos, regularlos y romperlos cuando lo necesite. Conocer el transporte de membrana no sólo es importante para saber cómo funciona una célula sino por ejemplo para sintetizar

fármacos que lleguen a sus dianas en el interior de las células. En la membrana existen unas proteínas especializadas tanto en el transporte de moléculas necesarias para el metabolismo como

en la creación y modificación de los gradientes electroquímicos. Son proteínas transmembrana que se agrupan en tres tipos: bombas, transportadores y canales.

1. Qué es la Membrana celular o plasmática?

La membrana celular es la pared que poseen las células permitiendo mantenerse independientes del medio externo. La membrana celular, también llamada membrana plasmática, alberga una masa protoplasmática que contiene otros elementos

como núcleo u organelos. En el estudio de la biología celular, la función de la membrana celular es la de proteger y conservar la integridad de la célula. Además de su función principal, la membrana plasmática o plasmalema también ayuda a la permeabilidad selectiva sirviendo de

muralla protectora contra moléculas no deseadas y permitiendo que otras puedan pasar al interior de la célula. La membrana celular se caracteriza por promover la interacción con los elementos dentro del citoplasma, desencadenando las

respuestas deseadas que definen su individualidad. Gracias a su estructura, también es el que permite la transferencia de señales al interior y al exterior de la célula.

2. Estructura de la membrana celular

La estructura de la membrana celular define sus funciones y características. Según el modelo “mosaico fluido” definido en 1972 por los autores Singer y Nicholson, la membrana plasmática está compuesta por:

Una bicapa fosfolipídica (25%), Proteínas (55%), Colesterol (13%) Hidratos de carbono (3%) Otros lípidos (4%):

a. La bicapa fosfolipídica La bicapa fosfolipídica es una doble capa de fosfolípidos que constituye un 25% de la membrana. Los fosfolípidos son lípidos especializados cuya cabeza está compuesta por un grupo fosfato y sus dos colas son hechos de ácidos

grasos. Es una bicapa pues forma una capa de superior y otra inferior con la cabeza de fosfatos que protege la franja hidrófoba (que repele

agua) de ácidos grasos compuesta por sus colas y que se encuentran entremedio de las cabezas. La bicapa es la que otorga a la membrana celular la permeabilidad selectiva. Tanto la capa hidrófila (que absorbe agua) superior, la capa hidrófoba intermedia y la capa hidrófila inferior miden 2.5 nm

(nanómetros) cada una, siendo el grosor total de la membrana entre 7.5 a 10 nm.

b. Proteínas : Las proteínas constituyen el 55% de la membrana plasmática dividiéndose en dos tipos: las integrales o intracelulares y las

periféricas o extracelulares. Las proteínas integrales que nadan dentro de la membrana son clasificadas en tres tipos: Las que funcionan como canales (canales proteicos) para el paso de moléculas específicas, Las transportadoras que llevan una determinada molécula al interior de la célula, y Las receptoras que desencadenan respuestas según la función de cada célula.

c. Colesterol: Existe un 13% de colesterol en las membranas plasmáticas y tienen como función principal permitir la fluidez de las

proteínas en su interior. El colesterol es una molécula lipídica que pertenece al grupo de los esteroides.

d. Hidratos de carbono : Los hidratos de carbono solo se encuentran en la superficie externa de la membrana celular unidos a sus proteínas o sus

lípidos. De esta manera, forman las glicoproteínas cuando están ligados a proteínas y glucolípidos cuando están ligados a lípidos. Los hidratos de carbono constituyen el 3% de la membrana celular.

3. Tipos de transporte de nutrientes a través de la membrana celular

El transporte celular implica el tráfico y desplazamiento de moléculas entre el interior y el exterior de las células. El intercambio de moléculas entre estos compartimentos es un fenómeno imprescindible para el funcionamiento correcto del

organismo, y media una serie de eventos, como el potencial de membrana, por mencionar alguno. Las membranas biológicas no solo se encargan de delimitar a la célula, también juegan un papel indispensable en el tráfico de

sustancias. Cuentan con una serie de proteínas que atraviesan la estructura y, de manera muy selectiva, permiten o no el ingreso de ciertas moléculas.

El transporte celular se clasifica en dos tipos principales, dependiendo si el sistema utiliza o no energía de manera directa.1) El transporte pasivo no requiere energía, y las moléculas logran atravesar la membrana por difusión pasiva, por medio de canales

acuosos o bien por medio de moléculas transportadas. La dirección del transporte activo viene determinada exclusivamente por los gradientes de concentración entre ambos lados de la membrana.

2) El transporte activo: En contraste, el segundo tipo de transporte si requiere energía. Gracias a la energía inyectada en el sistema, las bombas pueden mover a las moléculas en contra de sus gradientes de concentración. El ejemplo más notable en la literatura es la bomba sodio – potasio.

A. Transporte pasivo: El transporte pasivo permite el paso molecular a través de la membrana plasmática a favor del gradiente de concentración o de carga eléctrica, de mayor a menor concentración. El transporte de sustancias se realiza mediante la bicapa lipídica o los canales iónicos, e incluso por medio de proteínas integrales. Hay cuatro mecanismos de transporte pasivo:

1. Ósmosis : transporte de moléculas de agua a través de la membrana plasmática mediado por proteínas específicas –acuaporinas– y a favor de su gradiente de concentración.

2. Difusión simple: paso de sustancias a través de la membrana plasmática, como los gases respiratorios, el alcohol y otras moléculas no polares.

3. Difusión facilitada: transporte celular donde es necesaria la presencia de un transportador (proteína integral) para que las sustancias atraviesen la membrana. Sucede porque las moléculas son más grandes o insolubles en lípidos y necesitan ser transportadas con ayuda de proteínas de la membrana.

4. Ultrafiltración o Diálisis: En este proceso de transporte pasivo, el agua y algunos solutos pasan a través de una membrana por efecto de una presión hidrostática. El movimiento es siempre desde el área de mayor presión al de menos presión. La ultrafiltración tiene lugar en el cuerpo humano en los riñones y es debida a la presión arterial generada por el corazón. Esta presión hace que el agua y algunas moléculas pequeñas (como la urea, la creatinina, sales, etc.) pasen a través de las membranas de los capilares microscópicos de los glomérulos para ser eliminadas en la orina. Las proteínas y grandes moléculas como hormonas, vitaminas, etc., no pasan a través de las membranas de los capilares y son retenidas en la sangre.

B. Transporte activo: En el mecanismo de transporte activo es posible distinguir dos clases de transporte: uno mediado por proteínas transportadoras y otro mediado por vesículas.

1. Transporte activo mediado por transportadores En los mecanismos de transporte activo mediado por transportadores se encuentran:

a. Bomba Na+/K+. 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 sodio transporta dos iones 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.

b. Transporte mediado por vesículasPara 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 microorganismos 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.

Exocitosis. Las vesículas citoplasmáticas que transportan sustancias sintetizadas por la célula o bien sustancias de desecho, son transportadas hacia la membrana plasmática donde se fusionan para verter su contenido al medio extracelular.

Observa los siguientes videos en los link para complementar la explicación del tema y ayudarte para resolver las actividades evaluativas.https://www.youtube.com/watch?v=ccfHT7OSCY8&t=12s

https://www.youtube.com/watch?v=jCcwlYemz04&t=131s Transporte a través de la membrana celular

https://www.youtube.com/watch?v=HG7zn3uAW_k Transporte pasivo y activo a través de la membrana plasmática

https://youtu.be/WjUp7Gjd8bY Difusión, osmosis, diálisis

https://youtu.be/xVKs1MeexlU Experimento osmosis ¿Qué está pasando

ACTIVIDADES EVALUATIVAS DE LA GUIA #3: Transporte de nutrientes a través de la membrana celular (2 notas)

1. Leer los siguientes textos, describe con tus palabras lo que sucede en cada uno de los pasos del proceso yselecciona la respuesta correcta de las preguntas que se realizan. NO REALIZA LOS DIBUJOS.

2. Completa las columnas de la izquierda y de la derecha

3. Relaciona los elementos de las columnas usando flechas de diferentes colores. Considera la posibilidad que queden elementos sin unir y otro vinculados por mas de una flecha.

4. Desarrolla el siguiente crucigrama sobre el transporte celular