Solucionario Cuaderno Estrategias y Ejercitación

Transcripción

1 Solucionario Cuaderno Estrategias y Ejercitación Membrana celular: estructura y transporte Biología Estándar Intensivo nlnklklljljjljljl SCUACES022CB81-A16V1

2 SOLUCIONARIO CUADERNO ESTRATEGIAS Y EJERCITACIÓN MEMBRANA CELULAR: ESTRUCTURA Y TRANSPORTE Ítem Alternativa Habilidad 1 E Comprensión 2 C Aplicación 3 E Reconocimiento 4 E ASE 5 E Comprensión 6 D Comprensión 7 D ASE 8 E Comprensión 9 B Comprensión 10 A ASE 11 D Comprensión 12 E ASE 13 A Reconocimiento 14 C Comprensión 15 B ASE 16 A Reconocimiento 17 D Reconocimiento 18 D Comprensión 19 E Comprensión 20 B ASE

3 Pregunta Alternativa Defensa 1 E La permeabilidad de una membrana se refiere a la facilidad con que esta es atravesada por distintos tipos de moléculas. Por lo tanto, dependerá de la naturaleza química de la membrana y de las sustancias a transportar. Por ejemplo, la naturaleza química de la membrana celular es lipoproteica y eso la convierte en una barrera selectiva al paso de moléculas. Dependiendo de la naturaleza química de estas (sustancias liposolubles o hidrosolubles) cruzarán fácilmente la membrana a través de la bicapa lipídica o requerirán una proteína de membrana para poder cruzar (opciones I y III correctas). El tamaño de los poros también es un rasgo que discrimina cuáles sustancias puede atravesar la membrana y cuáles no, ya que solo las moléculas más pequeñas que ellos podrán pasar libremente (II correcta). 2 C La difusión simple es un modelo de transporte pasivo (sin gasto de energía) porque ocurre a favor del gradiente de concentración, a través de la bicapa de fosfolípidos. Para probar que el ingreso de una sustancia ocurre mediante difusión simple, se pueden inhibir los transportadores de membrana, aumentando luego la concentración extracelular de la sustancia para finalmente medir si hay alguna variación en sus niveles intracelulares. Si la sustancia ha ingresado, se puede deducir que lo hizo a través de la bicapa de fosfolípidos, ya que los transportadores se encuentran inhibidos, descartándose tanto transporte activo como difusión facilitada. La inhibición de la formación de ATP permite evaluar si el transporte es activo o pasivo, pero no permite distinguir entre difusión simple y facilitada. Este paso es innecesario si ya se han bloqueado los transportadores (que serían las vías tanto del transporte activo como de la difusión facilitada). Por lo tanto basta con realizar los pasos 1 y 3 para probar que la sustancia de interés ingresa a la célula por difusión simple. 3 E El modelo de mosaico fluido plantea que la base de la membrana es la bicapa de fosfolípidos (I correcta), dentro de la cual se insertan las proteínas de membrana (II correcta). La membrana es una estructura que presenta selectividad al paso de sustancias, ya que deja pasar algunos solutos y otros no, dependiendo de la naturaleza química y del tamaño de ellos (III correcta). 4 E El análisis del gráfico muestra que al inhibirse la síntesis de ATP, inmediatamente baja el transporte de sodio, por lo tanto, el transporte de este ion es de tipo activo (I correcta). Solo cuando el ATP es inyectado intracelularmente hay reposición del flujo de salida de sodio (II incorrecta), por lo que podemos inferir que la proteína transportadora de sodio utiliza ATP intracelularmente (III correcta).

4 5 E El ingreso de la sustancia a favor del gradiente de concentración corresponde a transporte pasivo (I incorrecta). Como la sustancia tiene carga eléctrica, no puede atravesar la bicapa lipídica, por lo que debe ser transportada a través de una proteína, que puede ser un canal iónico (II correcta) o un carrier. Tanto el transporte a través de carrier como a través de canal iónico son formas de difusión facilitada (III correcta). 6 D Las sustancias que logran ser transportadas directamente por la bicapa de fosfolípidos (difusión simple) son pequeñas (III correcta), apolares (liposolubles) (II correcta) y sin carga (I incorrecta). Las sustancias que poseen carga eléctrica (iones) deben ser transportadas a través de proteínas, llamadas canales iónicos. 7 D Habilidad de pensamiento científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. El gráfico muestra el transporte de una sustancia 1, que aumenta su velocidad de captación a medida que aumenta su concentración externa, pero llegando a 5 g/l aproximadamente, la velocidad de captación no sigue aumentando con mayores incrementos de concentración. A concentraciones mayores, la velocidad tiende a mantenerse relativamente constante en torno a un valor máximo, pero no muestra una disminución (opción I incorrecta). Esto ocurre típicamente cuando las sustancias son transportadas por un carrier, debido a la saturación de las proteínas transportadoras. Así, la velocidad aumenta a medida que se incrementa la concentración de la sustancia, pero cuando todas las proteínas carrier están ocupadas por moléculas de la sustancia, la velocidad no puede seguir aumentando, pese a que la concentración siga haciéndolo. En el caso de la sustancia 2, la velocidad es directamente proporcional a la concentración externa de la sustancia, lo que se aprecia en que al duplicarse la concentración, de 5 a 10 g/l, la velocidad también se duplica, pasando de 100 a 200 g/lh. Esta situación es característica del transporte por difusión simple a través de la bicapa fosfolipídica, donde no hay límite a menos que se igualen las concentraciones a ambos lados de la membrana. El objetivo del experimento que dio origen a estos datos es evaluar el efecto de la concentración extracelular de una sustancia sobre su velocidad de captación. La variable de interés o dependiente es por lo tanto la velocidad de captación y la independiente es la concentración de la sustancia, ya que los valores que tome la primera dependen de la concentración de la sustancia (opción III correcta). 8 E El transporte activo es aquel que ocurre en contra del

5 gradiente de concentración, implicando un consumo de ATP (I correcta). El transporte activo no ocurre a través de la bicapa de fosfolípidos, por lo que debe ocurrir a través de una proteína de membrana (II correcta). Aquellas proteínas transportadoras con capacidad ATPasa, que están involucradas en el transporte activo, se denominan bombas (III correcta). 9 B La asimetría de la membrana celular se traduce en que si se logra separar la membrana en dos planos, estos serán diferentes entre sí (B correcta; A y C incorrectas). Es decir, los elementos que se encuentran en una cara de la membrana no son iguales a los que se encuentran en la otra; por ejemplo, los carbohidratos (glicolípidos y glicoproteínas) de la membrana solo se encuentran en la cara externa y la composición de lípidos y de proteínas de la cara externa de la membrana es distinta a la de la cara interna. El desplazamiento de los componentes proteicos se relaciona con la fluidez de la membrana y no con la asimetría (D incorrecta). Finalmente, si bien existen proteínas que cruzan la membrana completamente (integrales), también hay las que solo están a un lado (periféricas) (E incorrecta). 10 A La solución Y presenta una baja concentración de soluto con respecto a la X, por lo tanto tiene más agua disponible (mayor potencial hídrico) con respecto a X, generándose el flujo de agua desde la solución Y a la X (A correcta). No se produce el transporte de sacarosa porque la membrana es semipermeable, es decir, permite el paso de agua pero no de solutos. 11 D El transporte de agua en la célula ocurre por osmosis, es decir, por el movimiento de agua a través de la membrana celular, desde una zona de menor concentración de solutos hacia una de mayor concentración de solutos, hasta alcanzar el equilibrio (igualar las concentraciones). En un ambiente hipertónico (alta concentración de soluto), el agua se desplaza desde el interior de la célula hacia el exterior. Por lo tanto, la célula pierde agua, en un proceso denominado plasmólisis para la célula vegetal (C incorrecta) y crenación para la célula animal (D correcta). En ambiente hipotónico (baja concentración de soluto), el agua se desplaza hacia el interior de la célula, generando el fenómeno denominado turgencia en la célula vegetal (A incorrecta) y citólisis en célula animal (B incorrecta). La gemación es un proceso de reproducción asexual (alternativa E incorrecta).

6 12 E Habilidad de pensamiento científico: Procesamiento e interpretación de datos y formulación de explicaciones, apoyándose en los conceptos y modelos teóricos. En el enunciado se señala que el movimiento de agua tiende a producirse desde una zona de menor concentración de solutos a una de mayor concentración. Y en el diagrama se muestran tres células en tres disoluciones distintas, donde el flujo de agua (flechas) muestra diferencias. En la disolución 1, hay un flujo neto de agua hacia el exterior de la célula, por lo que esta reduce su volumen (crenación). Como el agua se mueve hacia zonas de mayor concentración, se puede inferir que la disolución 1 presenta mayor concentración que el medio intracelular (alternativa B incorrecta; E correcta). En la disolución 2, existe un flujo de agua de igual magnitud hacia el interior y hacia el exterior de la célula, por lo que se puede inferir que no hay diferencias de concentración entre los medios intra y extracelular (alternativas C y D incorrectas). En la disolución 3 hay un flujo neto de agua hacia el medio intracelular (alternativa A incorrecta), por lo que se puede inferir que la concentración de solutos es mayor al interior de la célula. 13 A El transporte en masa se clasifica como activo, debido a que se realiza con gasto de ATP, ya que las sustancias que ingresan tienen un gran peso molecular (fagocitosis) o ingresan disueltas en un gran volumen (pinocitosis). Esto hace necesaria la formación de vesículas para permitir el ingreso de la sustancia a la célula, mediante una invaginación de la membrana plasmática, lo que requiere un aporte de energía. Por lo tanto, la característica que prevalece en el transporte activo en masa corresponde al tamaño de la molécula a ingresar (I correcta, II incorrecta), independientemente de si ocurre a favor o en contra del gradiente de concentración (III incorrecta), lo cual es una característica del transporte activo mediado por bombas.

7 14 C Por el ingreso masivo de agua desde el medio extracelular al intracelular, se genera la turgencia, es decir, la membrana plasmática ejerce presión contra la pared celular debido al aumento del volumen celular. Esto ocurre porque la vacuola central, que almacena la mayor parte del agua en la célula vegetal, desplaza a los demás componentes celulares hacia un borde de la membrana y esta presiona a su vez contra la pared celular rígida (C correcta). La condición citolizada, corresponde al mismo ambiente, pero a una célula animal, que carece de pared celular, por lo que se rompe, liberando su contenido al medio extracelular, cuando ingresa mucha agua a la célula (E incorrecta). La crenación y la plasmólisis ocurren ante la pérdida masiva de agua, en una célula animal (D incorrecta) y en una célula vegetal (A incorrecta), respectivamente. 15 B El gráfico muestra una disminución de la concentración extracelular de glucosa a través del tiempo. Sin embargo, esto corresponde a una afirmación derivada directamente de la observación del gráfico, mientras que en la pregunta se pide inferir a partir del gráfico. A partir de los datos del enunciado y de los resultados del gráfico, es posible llegar a la idea (inferir) que si la glucosa extracelular ha disminuido, se ha producido también un aumento de la misma en el espacio intracelular (hepatocitos) (alternativa B correcta). 16 A Las sustancias que cruzan a través de la bicapa fosfolipídica, son de tamaño molecular pequeño y sin carga eléctrica (A correcta). El transporte de iones, como Na + y K +, requiere de proteínas de membrana, como canales iónicos o bombas (B incorrecta). El transporte de monosacáridos y aminoácidos, como la glucosa y la galactosa, requiere transportadores de membrana (proteínas), como por ejemplo, los cotransportadores glucosa sodio y aminoácido sodio, que se encuentran en las células del epitelio intestinal (C y E incorrectas). Los disacáridos, como sacarosa y maltosa, deben ser hidrolizados a monosacáridos antes de ser transportados hacia el interior de las células, ya que no existen transportadores para ellos (D incorrecta). 17 D La membrana celular es esencialmente una membrana lipoproteica. La porción lipídica es bastante constante entre distintos tipos celulares. En cambio, la porción proteica diferencia un tipo celular de otro. Los receptores que se encuentran en la superficie de la membrana son los que tipifican cada tipo celular, y estos son de naturaleza proteica. 18 D La membrana se comporta más como un líquido (fluido) que como un sólido, lo que permite que pueda ser perforada

8 microscópicamente, sin dañar su estructura ni provocar el vaciamiento de su contenido citoplasmático (I correcta). La estructura de la membrana celular es un mosaico fluido. Un mosaico, por la presencia de proteínas que hacen asimétricas ambas caras de la membrana, pero esta característica no se relaciona con la posibilidad de atravesar la membrana con una aguja fina, manteniendo la integridad de la misma (III incorrecta). La membrana es un fluido, en el sentido de que los fosfolípidos y proteínas que la componen están en constante movimiento. Esto se debe a su composición fosfolipídica, que le otorga una consistencia similar a la de un aceite, a temperatura ambiente. Su grado de fluidez es afectado también por la presencia de colesterol y por el grado de saturación de los ácidos grasos que componen a los fosfolípidos, los que a mayor saturación, producen una menor fluidez (II correcta). 19 E En las figuras A y B se muestran dos tipos de procesos de transporte en masa, correspondientes a endocitosis. En la figura A se muestra el proceso de pinocitosis, que corresponde a un transporte en masa de un fluido hacia el interior de la célula, mediante la formación de una vesícula o pinosoma. Este tipo de transporte se utiliza para transportar sustancias orgánicas o nutrientes disueltos (opciones 1 y 3 correctos para la figura A). La figura B muestra la ingestión de una bacteria por parte de un glóbulo blanco, como mecanismo de defensa. Esto corresponde a un proceso de fagocitosis, donde las sustancias ingeridas por la célula se encuentran en forma de partículas (no fluidos). Este tipo de transporte se utiliza para ingresar a la célula moléculas de gran masa molar y gran tamaño (1 correcta y 2 incorrecta para la figura B) o incluso microorganismos completos (3 correcta para la figura B). 20 B En el gráfico se observa que tanto A como B muestran un aumento de su velocidad de transporte a través de la membrana al aumentar el gradiente de concentración. El aumento en ambos casos es lineal, por lo que se puede concluir que las dos sustancias son transportadas de forma pasiva a través de la bicapa de fosfolípidos, es decir, por difusión simple. Las sustancias que pueden ser transportadas de esta forma son aquellas formadas por partículas de pequeño tamaño, sin carga y apolares, por lo tanto, al estudiar el comportamiento de la velocidad de transporte de A y B se puede concluir que ambas sustancias cumplen con estas características (alternativa B correcta).