Fenomenos De Membrana

URSO: FISIOLOGÍA PROFESOR: CABRERA SALINAS JESUS ORLANDO

CICLO: II TEMA: FENOMENOS DE MEMBRANA

ALUMNO: RODRIGUEZ CASAS ALEX

2011

FENÓMENOS DE MEMBRANA

La membrana celular está formada por una capa doble de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. Cada fosfolípido está compuesto por glicerol, ácidos grasos y fosfato, que en conjunto crean una barrera hidrofóbica entre los compartimientos acuosos de la célula. Las proteínas permiten el paso de moléculas hidrofílicas a través de la membrana, determinan las funciones específicas de ésta e incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas. Las proteínas periféricas están asociadas con las superficies, mientras que las integrales están incrustadas en la membrana y pueden atravesar completamente la capa doble. La función de los carbohidratos adheridos a las proteínas (glucoproteínas) o a los fosfolípidos (glucolípidos) es la de adhesión y comunicación intercelular. El colesterol, que es un esteroide (lípido), determina la fluidez de la membrana. Para que la célula funcione eficientemente, debe mantenerse en la misma un ambiente estable conocido como homeostasis. Para mantener este equilibrio existen mecanismos para el transporte selectivo de hacia el interior o exterior de la célula. Las membranas de la célula son selectivamente permeables, permitiendo el paso de algunas sustancias o partículas (moléculas, átomos, o iones), e impidiendo el paso de otras. Esta selectividad se debe ala capa doble de fosfolípidos de la membrana. La manera en que las moléculas pasan por la membrana depende en parte de la polaridad de las mismas. Las moléculas hidrofóbicas, o no polares, pasan con relativa libertad a través de la capa de lípidos, mientras que moléculas hidrofílicas, o polares, incluyendo el agua, y las moléculas de mayor tamaño, pasan a través de canales formados por proteínas transportadoras. La regulación del transporte de las moléculas, o la dirección en que se mueven depende de su gradiente de concentración (diferencia en concentración entre dos lugares). La difusión no requiere gasto de energía por parte de la célula y por lo tanto es un movimiento pasivo. Cuando la célula transporta sustancias en contra de un gradiente de concentración (de un área de menor concentración a un área de mayor concentración) se requiere energía (ATP) y sucede movimiento activo.

Termodinámicamente, el flujo de sustancias de un compartimento a otro puede realizarse a favor o en contra de un gradiente, ya sea de concentración, o electroquímico. Si el intercambio de sustancias se realiza a favor del gradiente, esto es, en el sentido de los potenciales decrecientes, el requerimiento de energía externo al sistema es nulo; si, en cambio, el transporte se hace en contra del gradiente, se requiere el aporte de energía, energía metabólica en nuestro caso. 3 Por ejemplo, un mecanismo químico de separación clásico que no requiere un aporte de energía externo es la diálisis: en ella, una membranasemipermeable separa dos soluciones que difieren en la concentración de un mismo soluto. Si la membrana permite el paso de agua pero no el del soluto, sucede que el agua fluye hacia el compartimento más concentrado en soluto, a fin de establecer un equilibrio en el cual la energía del sistema sea mínima. Para que suceda este flujo, puesto que el agua se desplaza de un lugar muy concentrado a uno muy diluido en disolvente (en cuanto a soluto, se da la situación opuesta), y, por ello, lo hace a favor de gradiente, no se requiere un aporte de energía externo. La naturaleza de las membranas biológicas, especialmente la de sus lípidos, es anfipática, lo que se traduce en que forman una bicapa que alberga una parte interna hidrofóbica y una externa hidrofílica, permite que surja una posibilidad de transporte, la difusión simple o difusión pasiva, que consiste en la difusión de sustancias a su través sin gasto de energía metabólica y sin ayuda de proteínas transportadoras. En el caso de que la sustancia a transportar posea una carga neta, difundirá no sólo en respuesta a un gradiente de concentración, sino también al potencial de membrana, esto es, al gradiente electroquímico.

Selectividad de membrana Puesto que la característica primordial del transporte a través de una membrana biológica es la selectividad de ésta y su subsiguiente actuación como barrera específica para determinadas sustancias, la fisiología subyacente de este fenómeno ha sido estudiada profusamente. Clásicamente se hadividido el estudio de esta propiedad en lo referente a electrolitos y a no electrolitos.

Selectividad para electrolitos Los canales iónicos definen un diámetro interno que permite el paso de pequeños iones de forma más o menos específica. Puesto que el tamaño del ion está relacionado con la especie química, se podría asumir a priori que un canal cuyo diámetro de poro fuera suficiente para el paso de un ion permitiría asimismo el trasiego de otros de menor tamaño, cosa que no sucede en la mayoría de los casos. Existen dos características ajenas al tamaño que son importantes en la determinación de la selectividad de los poros de la membrana: la facilidad de deshidratación e interacción con las cargas del interior del poro. Para que un ion penetre en el poro, debe disociarse de las moléculas de agua que lo recubren en sucesivas capas de solvatación. La tendencia a deshidratarse, o la facilidad para hacerlo, está relacionada con el tamaño del ion: los iones grandes lo hacen con más facilidad que los pequeños, por lo que un poro con centros polares débiles admitirá preferentemente iones grandes, antes que pequeños. Cuando el interior del canal está tapizado de grupos polares, procedentes de las cadenas laterales de sus aminoácidos componentes,7 la interacción del ion deshidratado con estos centros puede ser más importante que la facilidad de deshidratación para conferir la especificidad del canal. Por ejemplo, un canal revestido de histidinas y argininas, con grupos cargados positivamente,repelerá de forma selectiva a los iones cargados con el mismo signo, pero facilitará el paso de los cargados negativamente. Además, en este caso, los iones más pequeños pueden interactuar de forma más cercana por cuestiones estéricas, lo cual incrementa en mucho las interacciones carga-carga y, por tanto, exagera el efecto.

Selectividad para no electrolitos Los no electrolitos, sustancias que generalmente son hidrofóbicas y lipofílicas, suelen atravesar la membrana por disolución en la bicapa lipídica y, por tanto, mediante difusión simple. La facilidad para difundir en este caso es dependiente del coeficiente de partición K, por lo general, si bien existen algunos no electrolitos que atraviesan la membrana por transporte mediado por un transportador.

En el caso de que el no electrolito esté parcialmente cargado, es decir, sea más o menos polar, como es el caso del etanol, metanol o urea, se permite el paso a través de la membrana mediante canales acuosos inmersos en la membrana. Es interesante recalcar que no existe un mecanismo de regulación efectivo que establezca barreras a este transporte, lo que implica una vulnerabilidad intrínseca de las células a la penetración de estas moléculas.

3. OBJETIVOS:

Demostrar cómo actúa la influencia temperatura en la difusión. Comprender en qué consisten los mecanismos de Difusión, Ósmosis y Diálisis. Reconocer como funciona una membrana semipermeable. Comparar los procesos físicos de difusión, osmosis y diálisis con el proceso fisiológicomediante el cual las moléculas se transportan a través de las membranas celulares.

4. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA:

 ¿Cómo afecta el cambio de temperatura en el fenómeno de la difusión?  ¿Cómo ocurre el fenómeno de la osmosis en la membrana de un huevo?  ¿Por qué solo algunas sustancias pasan a través de la membrana?

5. HIPOTESIS:

o Al incrementar la temperatura, el fenómeno de la difusión debe proceder con mayor rapidez. o Debe pasar agua a través de la membrana del huevo para demostrar la osmosis.

6. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA: EXPERIMENTO N° 1:

a) La difusión de un sólido en un líquido: Deposite en un fondo de una placa Petri o una capsula de porcelana, con mucho cuidado un cristal de permanganato de potasio. Luego adicionar agua destilada. Repita la experiencia pero ahora colocando en el fondo de la placa Petri un pequeño cristal de sulfato de cobre pentahidratado. Compare el resultado con el obtenido con el cristal de permanganato de potasio.

Sulfato de cobre

Permanganato de potasio

RESULTADOS:

Se observó y se midió el tiempo en que ambas sustancias difunden. Obteniendo como resultados que el permanganato se difunde más rápidamente con un tiempo de 5 minutos aproximadamente, mientras que el sulfato de cobre demora en difundirse 10 minutos aproximadamente

b) Difusión de líquido en líquido: Llene dos tubos de ensayo hasta la mitad con agua destilada, cargue una pipeta con solución saturada de sulfato de cobre, séquela por fuera con papel absorbente eintrodúzcala lentamente hasta el fondo del tubo de ensayo. Deposite 2ml de la solución de sulfato de cobre en el fondo del tubo de ensayo y retire la pipeta también lentamente. Repita la operación con el otro tubo, utilizando otra pipeta y la solución de permanganato de potasio. Llene tres tubos de ensayo hasta la mitad con agua destilada.

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