GUÍA DE APRENDIZAJE. Membrana plasmática y mecanismos de transporte

Transcripción

1 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 1

2 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 la Desarrolla las actividades propuestas con mucha responsabilidad. 4. Si crees que trabajando en equipo aprendes más, desarrolla este material en un grupo pequeño. 2

3 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. 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

4 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 de un fosfolípido 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 c) Proteínas de reconocimiento: son glucoproteína (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 Fig. 4 proteína receptora de moléculas del medio Fi5 proteínas de reconocimiento 4

5 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 2.2 Explica la organización estructural de la membrana celular 2.3 Explica la forma en que se disponen los lípidos en la membrana celular 2.4 Qué propiedad otorgan los fosfolípidos a la membrana celular? Explica 2.5 Por qué es necesaria la presencia de colesterol en la membrana celular? Argumenta 2.6 Qué disposición tienen las proteínas en la membrana celular? 5

6 2.7 Qué tipos de proteínas conforman la membrana celular y que funciones específicas cumplen estas moléculas en la célula? Explica 2.8 Qué tipos de funciones cumple la membrana en la célula? Explica 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. 6

7 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 CO 2 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 0 2, CO 2 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

8 OSMOSIS SOLUCIÓN HIPERTÓNICA Fig.8 esquematización de la osmosis SOLUCIÓN HIPOTÓNICA 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: Transporte pasivo y activo: 8

9 3.1.2 Solución- soluto solvente y potencial hídrico Solución hipotónica Hipertónica e Isotónica: Difusión y osmosis. 3.2 Observa la fig.9 y responde lo siguiente: Qué tipo de cambios experimenta el glóbulo rojo colocado en la solución, isotónica, hipotónica e hipertónica respectivamente? Argumenta 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

10 3.2.3 Señala las diferencias y semejanzas que existen entre la difusión y la osmosis Cuando se aliña una ensalada, aparece abundante agua en el plato, cómo explicas este hecho? 10