La membrana y el transporte celular

LA MEMBRANA Y EL TRANSPORTE CELULAR

I. OBJETIVOS:

1) Describir los componentes de las membranas biológicas.

2) Identificar factores que afectan la integridad de las membranas.

3) Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para las células.

4) Mencionar factores que afectan la velocidad de difusión.

5) Explicar qué son soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas.

6) Explicar qué es osmolaridad den los tejidos.

II. FUNDAMENTO TEÓRICO:

Las membranas celulares son barreras selectivas que separan las células y forman compartimientos intracelulares. Entre sus funciones están:

• Regular el transporte de moléculas que entran o salen de la célula o del organelo.

• Generar señales para modificar el metabolismo.

• Adherir células para formar tejidos.

La membrana celular está formada por una capa doble de fosfolípìdos, 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 hidrófilas 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 adhesión y comunicación intercelular. El colesterol, que es un esteroide (lípido), determina la fluidez de la membrana.

TRANSPORTE CELULAR: DIFUSIÓN Y OSMOSIS

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 materiales 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 e iones), e impidiendo el paso de otras. Esta selectividad se debe a la 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 hidrófobas, o no polares, pasan con relativa facilidad a través de la capa de lípidos, mientras que las moléculas hidrófilas, o polares, incluyendo al 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 concentraciones en dos lugares).

Las moléculas se mueven constantemente debido a su energía cinética y se esparcen uniformemente en el espacio disponible. Este movimiento, llamado movimiento browniano, es la fuerza motriz de la difusión.

Difusión se define como el movimiento natural de las partículas de un área de mayor concentración a un área de menor concentración hasta alcanzar un equilibrio dinámico, en el cual el movimiento neto de las partículas es cero. 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.

El componente principal de la célula es el agua, que actúa como solvente (el agente que disuelve) de solutos orgánicos e inorgánicos. El movimiento selectivo de agua a través de una membrana selectivamente permeable se llama osmosis (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de agua). El agua se moverá entonces a favor de un gradiente de concentración hacia el área de mayor concentración de soluto (donde hay una menor concentración de moléculas de agua libres). Cuando la célula contiene una concentración de solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está en cuna solución hipotónica, y como consecuencia el agua entra a la célula causando que se expanda. Si la concentración de solutos es mayor fuera de la célula, se dice que la célula está en una solución hipertónica; la célula pierde agua y se encoge. Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una solución isotónica, donde el movimiento neto es cero.

Las células animales funcionan óptimamente en ambientes isotónicos. En las células vegetales, sin embargo, cuando la vacuola se llena de agua, ésta ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a un punto donde se impida que entre más agua (presión de turgencia) y la célula se encuentra túrgida (firme), lo cual es el estado ideal de estas células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde agua, la célula sufre plasmólisis al separarse la membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal para la célula.

III. PARTE EXPERIMENTAL:

1) Propiedades de las Membranas:

En los ejercicios que siguen a continuación se estudiará cómo los

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