MEMBRANAS. Slide 1 / 74. Slide 2 / 74. Slide 3 / 74. Vocabulario.

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1 Slide 1 / 74 New Jersey enter for Teaching and Learning Iniciativa de Matemática Progresiva Este material está disponible gratuitamente en ww.njctl.org y está pensado para el uso no comercial de estudiantes y profesores. No puede ser utilizado para cualquier propósito comercial sin consentimiento el por escrito de sus propietarios. NJTL mantiene su sitio web por la convicción de profesores que desean hacer disponible su trabajo para otros profesores, participar en una comunidad de aprendizaje profesional virtual, y /o permitir a padres, estudiantes y otras personas el acceso a los materiales de los cursos. Nosotros, en la sociación de Educación de Nueva Jersey NJE) ( somos fundadores orgullosos y apoyo NJTL de y la organización independiente sin fines de lucro. NJE adopta la misión de NJTL de capacitar a profesores para dirigir el mejoramiento escolar para el beneficio de todos los estudiantes. lick para ir al sitio web: Slide 2 / 74 MEMRNS Slide 3 / 74 Vocabulario transporte activo proteína carrier proteína canal gradiente concentración difusión actividad enzimática difusión facilitada mosaico fluido hipertónico/a hipotónico/a proteína integral isotónico molaridad ósmosis transporte pasivo bicapa fosfolipídica proteína periférica permeabilidad selectiva transducción de señal

2 Membranas: Temas de la unidad Slide 4 / 74 Membranas, ifusión Ósmosis Membrana Plasmática Transporte a través de proteínas lick en el tema para ir a esta sección Slide 5 / 74 Membranas, ifusión Volver a la Tabla de ontenidos Membranas Slide 6 / 74 Las membranas son una organización de fosfolípidos que encierran un determinado volumen. ctúan como una pared o una barrera que separa el exterior del interior de ese volumen cerrado.

3 Membranas Slide 7 / 74 Recuerda que aprendimos que un fosfolípido tiene una extremo hidrofílico y un extremo hidrofóbico. uando estos fosfolípidos se organizan para formar una membrana que separa el interior y el exterior de la forma, estos espacios por lo general incluyen agua. (Piensa en un globo de agua en una bañera). Entonces, cómo pueden estos fosfolípidos organizarce de manera que sus extremos hidrófobos no están cerca del agua? icapa fosfolípida Los fosfolípidos no forman una sola línea, sino que forman dos líneas paralelas con sus extremos hidrófobos en el medio. Entonces los extremos hidrófobos están protegidos del agua por los extremos hidrófilos. Los fosfolípidos son moléculas amfifílicas (anfipáticas): es decir, que contienen ambas regiones hidrófoba e hidrófila Slide 8 / 74 Llamamos a esta estructura bicapa de fosfolípidos. hidrofílico hidrofóbico hidrofílico 1 La sección marcada como es Slide 9 / 74 anfifílico hidrofóbico hidrofílico

4 2 La sección marcada como es Slide 10 / 74 anfifílico hidrofóbico hidrofílico Permeabilidad Selectiva Slide 11 / 74 Las membranas permiten la ingesta de nutrientes y la eliminación de residuos, ya que son selectivamente permeables. Esto significa que pueden dejar pasar a través de ellas algunas moléculas y a otras nos. Homeostasis Slide 12 / 74 La formación de una membrana fue uno de los primeros pasos en la evolución de las células. La membrana separa el mundo interior del mundo exterior permitiendo la ingesta de nutrientes y la eliminación de los residuos. La regulación de la cantidad de nutrientes y desechos que pasan a través de la membrana se llama mantenimiento de la homeostasis

5 3 El componente básico de todas las membranas es proteínas grasas almidones fosfolípidos Slide 13 / 74 4 uántas capas tiene la membrana plasmática? Slide 14 / 74 una dos tres cuatro 5 Los fosfolípidos se organizan de manera que los extremos hidrofílicos están en contacto entre sí Slide 15 / 74 los extremos hidrofóbicos están en contacto entre sí el extremo hidrofílico de una capa se encuentra con el extremo hidrofóbico de la otra capa el extremo hidrofóbico está en contacto con el volumen cerrado de fluido.

6 6 Las membranas plasmáticas permiten que pasan a través de ellas todo tipo de moléculas Slide 16 / 74 Verdadero Falso 7 La regulación del ambiente interno de una célula se llama Slide 17 / 74 permeabilidad selectiva membrana plasmática fosfolípidos mantenimiento de la homeostasis Transporte Pasivo Slide 18 / 74 lgunas moléculas pasan a través de la membrana sin el uso de energía, esto se llama transporte pasivo. Estas moléculas siempre se mueven desde áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración. Esto se conoce como movimiento "con el gradiente de concentración." lta concentración aja oncentración lick sobre la imagen para ver como se mueven las moléculas

7 Revisión de soluciones Slide 19 / 74 Se define a las soluciones como mezclas homogéneas de dos o más sustancias puras. El es la sustancia presente en mayor abundancia. Todas las otras sustancias son. Respuesta disuelve al. En biología el solvente es casi siempre. Expresando oncentraciones de Soluciones Molaridad (M) Slide 20 / 74 os soluciones pueden contener los mismos compuestos, pero ser bastante diferentes debido a que las proporciones de estos compuestos son diferentes. La Molaridad es una manera de medir la concentración de una solución. moles de soluto Molaridad (M) = volumen de solución en litros Práctica de oncentración Slide 21 / 74 alcula las concentraciones de abajo Masa de Soluto 5g 10g 20g Nal 20g Nal Volumen de Solvente 100ml 100ml 100ml 200ml oncentración

8 Slide 22 / 74 Tres Tipos de Transporte Pasivo ifusión Ósmosis ifusión Facilitada ifusión ifusión es el proceso donde las moleculas de soluto se mueven desde áreas de alta concentración hacia áreas de baja concentración. Las membranas actúan como barreras entre esas dos áreas. Las moléculas seguirán atravesando la membrana hasta que se alcance un equilibrio. Slide 23 / 74 ifusión Slide 24 / 74 No se requiere energía para mover las moléculas a favor del gradiente de concentración. 8.3mM O 2 9.5mM O 2 Hacia dónde se moverá el O 2?

9 ifusión Los gradientes de concentración son específicos para cada tipo de molécula, lo que significa que cada tipo de molécula se puede difundir en una dirección diferente, algunas hacia adentro y algunas hacia afuera La difusión es un proceso espontáneo y cada tipo de molécula se difunde a su propio ritmo. Slide 25 / mM O2 7.2mM O2 9 mm O2 6 mm O2 Hacia dónde se moverá el O 2? Hacia dónde se moverá el O 2? 8 La difusión es el movimiento de moléculas Slide 26 / 74 en contra de su gradiente de concentración a favor de su gradiente de concentración en su gradiente de concentración fuera de su gradiente de concentración 9 Todas las moléculas difunden desde adentro de la membrana hacia afuera de la membrana. Slide 27 / 74 Verdadero Falso

10 10 ada tipo de molécula difunde a un ritmo diferente. Slide 28 / 74 Verdadero Falso 11 La membrana es permeable al agua y a los azúcares simples glucosa y fructosa, pero completamente impermeable a la sacarosa. Qué soluto (s) exhibirán una difusión neta hacia adentro de la célula? E sacarosa glucosa fructuosa sacarosa, glucosa, y fructuosa sacarosa y glucosa élula: 0.05M sacarosa 0.02M glucosa entorno 0.01M sacarosa 0.01M glucosa 0.01M fructuosa Slide 29 / Que soluto(s) exhibirán una neta difusión hacia afuera de la célula? sacarosa glucosa fructuosa élula: 0.05M sacarosa 0.02M glucosa entorno 0.01M sacarosa 0.01M glucosa 0.01M fructuosa Slide 30 / 74 E sacarosa, glucosa, y fructuosa sacarosa y glucosa

11 13 uando se produce la difusión hasta que ya no hay más gradiente de concentración se ha alcanzado. Slide 31 / 74 equilibrio permeabilidad selectiva bicapa fosfolípida homeostasis 14 uando se alcanza el equilibrio, cuál es la concentración de fructosa fuera de la célula? Slide 32 / 74 élula: 0.05M sacarosa 0.02M glucosa entorno 0.01M sacarosa 0.01M glucosa 0.01M fructuosa Slide 33 / 74 Ósmosis Volver a la Tabla de ontenidos

12 Ósmosis Slide 34 / 74 Ósmosis es la difusión de moléculas de agua a través de una membrana permeable selectiva. os formas de describir la ósmosis Slide 35 / 74 El agua se mueve a favor de su gradiente de concentración desde un área con una gran cantidad de moléculas de agua libres a una zona con un menor número de moléculas de agua libres Ó Ósmosis Slide 36 / 74 molécula de soluto molécula de agua Si la solución que está afuera de la membrana tiene una concentración de soluto mayor que la solución en el interior, decimos que la solución de afuera es hipertónica. Esto significa que el agua se difundirá desde la solución interior hacia la solución exterior. H 2 O

13 Ósmosis Si sale demasiada agua de la célula, debido a que está en una solución hipertónica, esta puede encogerse o arrugarse. Slide 37 / 74 molécula de soluto molécula de agua H 2 O Ósmosis Si la solución en el exterior de la membrana tiene una concentración de soluto más baja que la solución dentro de la membrana decimos que la solución de afuera es hipotónica. Esto significa que el agua se difundirá desde la solución exterior hacia la solución interior Slide 38 / 74 molécula de soluto molécula de agua H 2 O Ósmosis Slide 39 / 74 molécula de soluto molécula de agua Si entra demasiada agua en una célula debido a que está en una solución hipotónica, puede hincharse y si se hincha demasiado, puede o lisarse. H 2 O

14 Ósmosis Slide 40 / 74 molécula de soluto molécula de agua Si la solución en el exterior de la membrana tiene una concentración de soluto igual a la solución dentro de la membrana decimos que la solución de exterior es isotónica respecto de la solución interior. Esto significa que el agua se difundirá a través de la membrana por igual en cualquier dirección. H 2 O 15 La difiusión de moléculas de agua a través de una membrana permeable selectiva se llama? difusión isotónica ósmosis hipotónica Slide 41 / Las moléculas de agua se difunden desde Slide 42 / 74 dentro de la membrana plasmática hacia afuera fuera de la membrana plasmática hacia adentro desde áreas de alta concentración de soluto hacia áreas de baja concentración de soluto desde áreas de baja concentración de soluto hacia áreas de alta concentración de soluto

15 17 La difusión y la ósmosis son tipos de transporte activo. Slide 43 / 74 Verdadero Falso 18 Qué tipo de ambiente tiene una mayor concentración de solutos en el exterior de la membrana plasmática que en el interior de la membrana plasmática? Slide 44 / 74 hipertónico isotónico normal hipotónico 19 Qué tipo de entorno tiene cantidad igual de soluto en el interior y en el exterior de la membrana plasmática? Slide 45 / 74 hipertónico isotónico normal hipotónico

16 20 Qué tipo de solución tiene un mayor flujo de agua hacia el interior de la membrana plasmática? Slide 46 / 74 hipertónica isotónica normal hipotónica 21 La membrana es permeable al agua y a los azúcares simples glucosa y fructuosa, pero completamente impermeable a la sacarosa. Es la solución exterior de la célula isotónica, hipotónica o hipertónica? Slide 47 / 74 Hipertónica Hipotónica Isotónica élula: 0.03M sacarosa 0.03M glucosa entorno 0.02M sacarosa 0.04M glucosa 0.01M fructuosa 22 En qué dirección va a haber un movimiento osmótico neto de agua? dentro élula: 0.05M sacarosa 0.03M glucosa entorno 0.02M sacarosa 0.04M glucosa 0.01M fructuosa Slide 48 / 74 fuera No hay ósmosis neta

17 Membrana Plasmática de las élulas, Transporte a través de Proteínas Slide 49 / 74 Volver a latabla de ontenidos Membrana Plasmática de élulas Slide 50 / 74 Las células primitivas eran simples bicapas lipídicas, que se basaban únicamente en el transporte pasivo. Posteriormente las células desarrollaron membranas más complejas que incluyeron las proteínas. Estas proteínas actúan como puertas para permitir que más moléculas entren y salgan de la célula. La mayoría de las moléculas más pequeñas pueden difundirse sin membranas de proteínas. Las moléculas más grandes necesitan ser ayudadas a difundirse a través de una membrana por estas proteínas. icapa fosfolipídica Slide 51 / 74 Recuerda que las membranas están formadas en su mayoría por fosfolípidos. Los fosfolípidos son moléculas que contienen regiones hidrofóbias e hidrofílicas. Fosfolípidos abeza hidrofílica abeza hidrofílica

18 2 Tipos de Proteínas de Membrana La membrana plasmática también contiene dos tipos de proteínas Slide 52 / 74 Proteínas Periféricas Proteínas Integrales (transmembrana) Las proteínas periféricas no se incrustan en la membrana, sino que permanecen en un solo lado de la membrana. Proteínas Periféricas Proteínas Integrales (monotópicas) Las proteínas integrales pasan a través del núcleo hidrofóbico y, a menudo abarcan la membrana de un extremo a otro, también se llaman proteínas transmembrana Mosaico fluido la membrana plasmática se llama a veces, mosaico fluido. Slide 53 / 74 Fluido porque los fosfolípidos pueden moverse a ambos lados dentro de la memebrana y no permanecen en una misma posición. Las proteínas también pueden moverse alrededor de la membrana pero son mucho más grandes que los fosfolípidos y se mueven más lentamente. arbohidratos Glucoproteínas Proteínas globulares Proteínas anal (proteínas de transporte) olesterol Glucolípidos Proteínas de superficie Filamentos del Proteínas glolulares citoesqueleto (integrales Proteínas periféricas Proteínas de alfa hélice (proteínas integhrales icapa fosfolipídica Mosaico fluido la membrana plasmática se llama a veces, mosaico fluido. Slide 54 / 74 Mosaico porque contiene diferentes proteínas dispersas a lo largo arbohidratos Glucoproteínas Proteínas globulares Proteínas anal (proteínas de transporte) olesterol Glucolípidos Proteínas de superficie Filamentos del Proteínas glolulares citoesqueleto (integrales Proteínas periféricas Proteínas de alfa hélice (proteínas integhrales icapa fosfolipídica

19 23 uál de las siguientes afirmaciones sobre el papel de los fosfolípidos en la formación de las membranas es la correcta? Slide 55 / 74 Son completamente insolubles en agua. Forman una sola hoja en agua. Forman una estructura en la que la porción hidrófoba se enfrenta hacia afuera. Forma una estructura permeable selectiva. 24 uál describe mejor la estructura de la membrana plasmática de la célula? Slide 56 / 74 proteínas intercaladas entre dos capas de fosfolípidos proteínas incrustadas en dos capas de fosfolípidos fosfolípidos intercaladas entre dos capas de proteínas una capa de proteínas recubriendo a dos capas de fosfolípidos 25 El modelo de mosaico fluido de la estructura de la membrana se refiere a. Slide 57 / 74 la fluidez de los fosfolípidos y el patrón de las proteínas en la membrana la fluidez de las proteínas y el patrón de los fosfolípidos en la membrana la capacidad de las proteínas para cambiar de lado en las membranas la fluidez de las regiones hidrófobas, proteínas, y el patrón de mosaico de las regiones hidrófilas

20 Funciones de la Proteína de Membrana Slide 58 / 74 Las proteínas sirven para varias funciones importantes en la membrana de la célula. Transporte Transducción de señales Reconocimiento célula-célula ctividad enzimática Transporte Slide 59 / 74 Las proteínas pueden actuar como puertas para los nutrientes y los desechos. Hay dos tipos de transporte los cuales requieren proteínas: ifusión Facilitada (un tipo de transporte pasivo) Transporte ctivo (requiere energía) ifusión Facilitada Slide 60 / 74 Las moléculas pequeñas como O 2 y O 2 se difunden fácilmente a través de todas las membranas plasmáticas porque son pequeñas y no polares, ya que pueden deslizarse entre los fosfolípidos. Sin embargo... Las moléculas más grandes y los iones, (partículas cargadas), no pueden deslizarse entre los fosfolípidos, ya que necesitan la ayuda de una proteína de transporte. Esto se llama difusión facilitada.

21 ifusión Facilitada Slide 61 / 74 l igual que en la difusión regular, las partículas en la difusión facilitada se mueven de un área de mayor concentración a menor concentración. diferencia de la difusión regular estas partículas se mueven a través de la membrana con la ayuda de una proteína integral. ado que las sustancias van con su gradiente de concentración, esto es un tipo de transporte pasivo: no se necesita energía. Ejemplos de Proteínas de Transporte Slide 62 / 74 Proteínas de canales, son un tipo de proteínas de transporte transmembrana que proporcionan pasillos que le permiten a una molécula o un ión específico cruzar la membrana. Las proteínas transportadoras, son otro tipo de proteínas de transporte transmembrana que cambian de forma ligeramente cuando una molécula específica se une a ella con el fin de ayudar a mover esa molécula a través de la membrana. Ejemplos de Proteínas de Transporte Slide 63 / 74 Espacio extracelular Proteínas canal Espacio intracelular Proteínas transportadoras

22 26 uál de las siguientes moléculas es más probable que se difunda libremente a través de la bicapa lipídica de la membrana plasmática, sin la participación de una proteína de transporte? Slide 64 / 74 dióxido de carbono glucosa E ión sodio N todas las de arriba 27 uál de los siguientes procesos incluye todos los demás? ósmosis difusión de un soluto a través de una membrana difusión facilitada Slide 65 / 74 transporte pasivo 28 La difusión facilitada mueve moléculas. Slide 66 / 74 en contra de sus gradientes de concentración utilizando energía en contra de sus gradientes de concentración sin utilización de energía a favor de sus gradientes de concentración utilizando energía a favor de sus gradientes de concentración sin utilización de energía

23 29 Las proteínas de transporte son un ejemplo de proteínas integrales. Slide 67 / 74 Verdadero Falso Transporte ctivo Slide 68 / 74 El transporte activo utiliza energía para mover los solutos a través de una proteína de transporte en contra sus gradientes de concentración. Las proteínas de transporte pueden ser utilizadas en el transporte activo de moléculas específicas energy energía omparando difusión facilitada y transporte activo Slide 69 / 74 Transporte Pasivo Transporte ctivo (REQUIERE ENERGÍ) Transporte pasivo Transporte activo

24 30 uál de los siguientes no está de alguna manera involucrado en la difusión facilitada? Slide 70 / 74 un gradiente de concentración una membrana una proteína una fuente de energía E todas las de arriba son componentes de la difusión facilitada 31 El transporte activo mueve moléculas. Slide 71 / 74 en contra de sus gradientes de concentración utilizando energía en contra de sus gradientes de concentración sin utilización de energía a favor de sus gradientes de concentración utilizando energía a favor de sus gradientes de concentración sin utilización de energía 32 Qué proteína puede usarse tanto para el transporte activo y pasivo? Slide 72 / 74 proteína de transporte proteína de canal cualquier proteína integral cualquier proteína transmembrana

25 Funciones de las proteínas de membrana En la membrana celular las proteínas tienen varias importantes funciones. Transporte Slide 73 / 74 Transducción de señal lgunas proteínas son utilizadas para obtener información sobre el medio que rodea a la célula. Reconocimiento célula- célula lgunas proteínas son utilizadas para reconocer virus, bacterias o células que se encuentran adheridas en el interior celular. ctividad enzimática lgunas proteínas son utilizadas para catalizar (acelerar) reacciones. lick aquí para ver una animación sobre proteínas de membrana Slide 74 / 74 ifusión ifusión Facilitada Transporte ctivo Sin Energía Proteína de Tranporte Proteína Transmembrana Proteína de canal aja lta lta aja Requiere Energía