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• Mynor May Rodrigues Cortez

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UNIVERSIDAD DE COSTA RICA SEDE GUANACASTE B-106 BIOLOGIA GENERAL

GUIA DE ESTUDIO CAPITULO 05 LA MEMBRANA CELULAR “BIOLOGIA , La unidad y diversidad de la vida”

1) ¿Explique por qué se dice que la membrana celular está constituida por una bicapa? y en qué consiste el modelo de mosaico fluido? La membrana celular de todos los organismos vivos y muchos virus está compuesta de una bicapa lipídica, y también las membranas que rodean el núcleo de la célula y otras estructuras subcelulares. La bicapa lipídica es la barrera que mantiene a iones, proteínas y otras moléculas compartimentadas e impide su libre difusión. Las bicapas lipídicas son ideales para este papel porque, aunque tienen sólo unos pocos nm de espesor, son impermeables a la mayoría de las moléculas solubles en agua (moléculas hidrófilas). Las bicapas son especialmente impermeables a los iones, lo que permite a las células regular las concentraciones de electrolitos y pH mediante el bombeo de iones a través de sus membranas mediante el uso de proteínas llamadas canales iónicos. Las bicapas naturales están compuestas principalmente por fosfolípidos, que tienen una cabeza hidrófila y dos colas hidrófobas. Cuando los fosfolípidos entran en contacto con el agua se organizan en dos capas de moléculas (una bicapa) con todas las colas orientadas hacia el interior de la bicapa. El centro de esta bicapa casi no contiene agua y también excluye moléculas como los azúcares o las sales que se disuelven en el agua pero no en disolventes apolares. En la membrana plasmática, los lípidos se disponen formando una bicapa de fosfolípidos, situados con sus cabezas hidrofilicas hacia el medio externo o hacia el citosol, y sus colas hidrofobicas dispuestas en empalizada. Las proteínas se intercalan en esa bicapa de lípidos dependiendo de las interacciones con las regiones de la zona lipídica. Existen tres tipos de proteínas según su disposición en la bicapa: •

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Proteínas integrales o intrínsecas: Embebidas en la bicapa lipídica, atraviesan la membrana una o varias veces, asomando por una o las dos caras (proteínas transmembrana); o bien mediante enlaces covalentes con un lípido o a un glúcido de la membrana. El aislamiento de ella requiere la ruptura de la bicapa. Glucoproteínas: Se encuentran atravesando toda la capa de la membrana celular, su nombre es debido a que contiene glúcidos. Proteínas periféricas o extrínsecas: A un lado u otro de la bicapa lipídica, pueden estar unidas débilmente por enlaces no covalentes. Fácilmente separables de la bicapa mediante soluciones salinas, sin provocar su ruptura. Aparecen en la membrana interna y carecen de proteínas transmembranas.

2) ¿Cuál es la diferencia entre las proteínas integrales y las periféricas?

Una proteína periférica es aquella proteína de membrana que se encuentra unida a esta mediante uniones no covalentes (débiles), de forma que es fácil separarla de la membrana mediante solubilización al someterla a un medio con alta concentración de sal (p.ej. 0,3M KCl). Las proteínas periféricas se encuentran tanto en el dominio extracitosólico de la membrana como en el dominio citosólico, aunque mayoritariamente en este último. El concepto de proteína periférica se opone al de proteína integral, que se halla íntimamente ligada a la membrana, y su separación implica daño a la estructura de la bicapa lipídica. Una proteína integral de membrana es aquella que se halla embebida o atravesada en la bicapa lipídica, y por tanto su separación implica la destrucción de la estructura de membrana. El concepto de proteína integral es opuesto al de proteína periférica, que se adhiere externamente y de forma débil a la membrana y se puede separar sin alterar la bicapa simplemente aplicando alta concentración de una sal. Las proteínas integrales actúan como filtros selectivos y como mecanismos de transporte activo, son responsables de hacer entrar nutrientes y de expulsar productos celulares y de desecho fuera de la célula. 3) Describa la función de las siguientes proteínas de membrana: a) Proteínas de adherencia: están embebidas en la membrana plasmática. Ayudan a las células a adherirse una a otras o a una proteína, como el colágeno, que forma de una matriz extracelular. b) Proteínas de comunicación: forman canales que se complementan en las membranas plasmáticas de dos células; permiten que las señales y las sustancias del citoplasma fluyan rápidamente de una hacia la otra. c) Proteínas receptoras: se unen a sustancias extracelulares que provocan un cambio en las actividades de la célula. d) Proteínas de reconocimiento: son identificadores de la identidad de las especies (algo así como las huellas digitales de la célula). e) Proteínas de transporte: permiten en forma pasiva que ciertos solutos se difundan en su interior a través del canal de la membrana o que sean bombeados activamente. 4) Caracterice las soluciones hipertónicas, hipotónicas e isotónicas y qué efectos tienen estas soluciones en una célula (turgencia, plasmólisis, crenación) Una solución hipertónica es aquella que tiene mayor concentración de soluto en el medio externo, por lo que una célula en dicha solución pierde agua (H2O) debido a la diferencia de presión, es decir, a la presión osmótica, llegando incluso a morir por deshidratación. La célula animal sufre el fenómeno de crenación como consecuencia de la salida de agua de la célula ("arrugándose"). A su vez, en las células vegetales se produce la plasmólisis: cuando el agua sale del medio intracelular, el protoplasma se retrae, produciéndose un espacio entre la membrana plasmática y la pared celular. Una solución hipotónica es aquella que tiene menor concentración de soluto en el medio exterior en relación al medio interior de la célula, es decir, en el interior de la célula hay una cantidad de sal mayor que de la que se encuentra en el medio en la que ella habita. 1 Una célula sumergida en una solución con una concentración más baja de materiales disueltos, está en un ambiente hipotónico; la concentración de agua es más alta (a causa de tener tan pocos materiales disueltos) fuera de la célula que dentro. Bajo

estas condiciones, el agua se difunde a la célula, es decir, se produce ósmosis de líquido hacia el interior de la célula. Una célula en ambiente hipotónica se hincha con el agua y puede explotar. Por otro lado, en las células vegetales ocurre el fenómeno de presión de turgencia: cuando entra agua, la célula se hincha pero no se destruye debido a la gran resistencia de la pared celular. El medio o solución y la vuelta a la célula hace que se convierta en isotónica es aquel en el cual la concentración desoluto es la misma fuera y dentro de una célula. PLASMÓLISIS: En este fenómeno las células al PERDER H2O se CONTRAEN, separándose el Protoplasto de la Pared Celular y este se encoge por lo que la membrana citoplasmática se separa de la pared. Cuando por ejemplo se amputa un órgano de la planta este se marchita en un determinado tiempo. También si la planta se encuentra un tiempo extendido a los rayos solares se produce un exceso de TRANSPIRACIÓN, provocando de esta manera la eliminación de vapor de agua al medio. Cuando las condiciones del medio extracelular son HIPERTÓNICAS, el agua que hay dentro de la membrana Plasmática sale por ÓSMOSIS, entonces se Deshidrata porque pierde el agua que tenía, finalmente se puede observar como la mebrana celular se separa de la pared. No hay ningún mecanismo en las células vegetales para evitar la pérdida excesiva de H2O, pero la plasmolisis puede revertirse si las células se colocan en solución HIPOTÓNICA. La crenacion es el fenómeno en donde de la célula animal se somete a una solución hipertónica. Al estar en esta solución con gran cantidad de soluto, tiende a liberar su agua. La destrucción de la célula es por deshidratación y se seca... Cuando esto ocurre en la célula vegetal, ocurre plasmolisis y en este caso la deshidratación ocurre debajo de la pared celular. Cuando colocamos una célula animal en una solución hipotónica ocurre una hemólisis, es decir, como la célula animal no tiene pared celular y recibe mucha agua, se hincha hasta reventar. En las células vegetales que están en contacto con soluciones hipotónicas, entra agua a la vacuola, aumenta su volumen, la membrana alcanza la pared pero no se revienta porque esta protegida por la pared, este fenómeno se llama turgencia celular. Si colocamos células animales y células vegetales en una solución isotónica, no ocurre osmosis porque las concentraciones salinas están equilibradas. Se denomina turgencia (del latín turgens- turgentis; hinchar) a la presión ejercida por los fluidos y por el contenido celular sobre las paredes de la célula. En términos médicos, se denomina turgencia, a la elasticidad normal de la piel causada por la presión hacia afuera de los tejidos y del líquido intersticial. Una parte esencial de la exploración física es la evaluación de la turgencia de la piel. Este fenómeno está íntimamente relacionado con la ósmosis.

5) Describa en que consisten los siguientes eventos y qué importancia tienen? a) Permeabilidad selectiva: permite que sólo algunas sustancias entren a la célula y salgan de ella. b) Gradiente de concentración: es la diferencia en el número de moléculas por unidad de volumen de una sustancia entre dos regiones adyacentes. Las moléculas fluyen hacia el gradiente más bajo de concentración. c) Difusión: movimiento neto de moléculas o iones hacia un bajo gradiente de concentración. d) Transporte pasivo: un gradiente de concentración impulsa la difusión de una sustancia a través de la membrana celular hasta el interior de una proteína transportadora e) Osmosis: es la difusión del agua a través de una membrana selectivamente permeable hacia una región donde su concentración sea menor. f) Tonicidad: indica la concentración relativa del soluto en los dos líquidos. g) Presión hidrostática h) Presión osmótica: puede definirse como la presión que se debe aplicar a una solución para detener el flujo neto de disolvente a través de una membrana semipermeable.1 La presión osmótica es una de las cuatro propiedades coligativas de las soluciones (dependen del número de partículas en disolución, sin importar su naturaleza). Se trata de una de las características principales a tener en cuenta en las relaciones de los líquidos que constituyen el medio interno de los seres vivos, ya que la membrana plasmática regula la entrada y salida de soluto al medio extracelular que la rodea, ejerciendo de barrera de control. 6) Describa los mecanismos de Exocitosis y Endocitosis (mediada por receptor, masiva y fagocitosis), qué importancia tienen? La endocitosis es un proceso por el cual la célula introduce moléculas grandes o partículas, y lo hace englobándolas en una invaginación de la membrana citoplasmática, formando una vesícula que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma. Cuando la endocitosis da lugar a la captura de partículas se denomina fagocitosis, y cuando son solamente porciones de líquido las capturadas, se denomina pinocitosis. La pinocitosis atrapa sustancias de forma indiscriminada, mientras que la endocitosis mediada por receptores sólo incluye al receptor y a aquellas moléculas que se unen a dicho receptor, es decir, es un tipo de endocitosis muy selectivo. La exocitosis, o secreción celular, es el proceso celular por el cual las vesículas situadas en el citoplasma se fusionan con la membrana citoplasmática y liberan sus moléculas. Esto sucede cuando llega una señal extracelular; además se puede explicar como el proceso en el cual se expulsa material de desecho de la célula producido por el retículo endoplasmático y el aparato de Golgi y posteriormente empacado en vesículas.

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