Mecanismo De Transporte

MECANISMOS DE TRANSPORTE Y PERMEABILIDAD CELULAR

LABORATORIOS VIRTUALES UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE CHIRIQUÍ

SIEMPRE A LA VANGUARDIA DE LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA

OBJETIVOS DE LA UNIDAD

Entender la función de la permeabilidad selectiva de la membrana plasmática.

Poder describir los diversos mecanismos por los cuales las moléculas pueden cruzar pasivamente la membrana plasmática.

Poder describir los diversos mecanismos por los cuales las moléculas son transportadas activamente a través de la membrana plasmática.

Entender las diferencias entre los mecanismos de transporte de la membrana con y sin gasto de energía metabólica.

Definir transporte pasivo, transporte activo, difusión simple, difusión facilitada, ósmosis, bomba de solutos, hipotónica, isotónica e hipertónica.

LABORATORIO 1

DIFUSIÓN SIMPLE

INTRODUCCIÓN

Todas las moléculas, sean sólidos, líquidos o gases, están en continuo movimiento o vibración. Si hay un aumento en la temperatura, las moléculas se moverán más rápidamente. Las moléculas que se mueven chocan entre sí, cambiando su dirección. Así el movimiento de las moléculas se dice que es al azar. Si uno vertiera una gota de colorante líquido alimenticio en un recipiente grande de agua, las moléculas del colorante se moverían aleatoriamente hasta que su concentración fuera igual que en todo el recipiente. Las moléculas alcanzarían el equilibrio a través del proceso de DIFUSIÓN. Definimos la difusión como el movimiento de las moléculas de un lugar a otro como resultado de su movimiento al azar. La DIFUSIÓN SIMPLE es la difusión a través de la bicapa lipídica de una membrana biológica.

La velocidad a la cual una molécula se mueve a través de una membrana depende en parte de la masa, o peso molecular de la molécula. Cuanto más grande es la masa, más lentamente difundirá la molécula. Normalmente, la velocidad a la que una sustancia difunde a través de la membrana puede ser determinada midiendo la velocidad a la concentración de la sustancia en el otro lado de la membrana. La magnitud del movimiento neto a través de la membrana o flujo (F), es proporcional a la diferencia de concentración entre los dos lados de la membrana (C。- C¡), a su área superficial (A) y a su constante de permeabilidad (kp):

F=kpA(C。- C¡)

Las sustancias no polares difundirán con bastante rapidez a través de una membrana. La razón es que estas sustancias se disolverán en las regiones no polares de la membrana –regiones que están ocupadas por cadenas de ácidos grasos de fosfolípidos de la membrana. Los gases, tales como el oxígeno y el dióxido de carbono, los esteroides y los ácidos grasos son las principales moléculas no polares que difundirán rápidamente a través de una membrana.

Por el contrario, las sustancias polares tienen una solubilidad mucho más baja en los foffolípidos de membrana. Ciertamente compuestos intermediarios del metabolismo, generalmente, no son capaces de atravesar la membrana, ya que a menudo están ionizados y contienen grupos tales como fosfato. Así, una vez producidos en la célula no pueden abandonarla incluso si sus concentraciones son más altas dentro que fuera de ella. De esto podemos concluir que la porción de la bicapa lipídica de la membrana plasmática es la responsable de su selectividad en cuanto al paso de sustancias a través de sí.

Los iones, tales como Na+ y Cl-, tienden a difundir con bastante rapidez a través de una membrana. Esto sugiere la implicación de un componente proteico de la membrana- y, de hecho, las proteínas forman los canales que permiten que estos iones pasen de un lado de la membrana al otro, donde los canales son selectivos. Lo que permite pasar al sodio generalmente no permitirá el paso a otros iones, tales como el calcio.

La difusión conducirá a un estado en el cual la concentración de los solutos que difunden es constanteen el espacio y el tiempo. La difusión a través de una membrana tiende a un equilibrio donde hay concentraciones iguales de soluto en ambos lados de la membrana. La velocidad de difusión es proporcional al área de membrana y a la diferencia en la concentración del soluto a ambos lados de la misma. La primera ley de Fick de la difusión indica

J= DA ∆c/∆x

Donde

J= velocidad neta de difusión (g o moles/unidad de tiempo)

D= coeficiente de difusión para el soluto que difunde

A= área de la membrana

Δc= diferencia de concentración a través de la membrana

Δx= grosor de la membrana

ACTIVIDAD 1:

Sigue las instrucciones de la sección primeros pasos al comienzo del manual. Del menú principal seleccione el primer ejercicio: mecanismos de transporte y permeabilidad celular. Verás la pantalla de inicio de la actividad de Difusión Simple.

En la actividad simularemos el proceso de difusión a través de la membrana plasmática. Observa los dos recipientes de cristal en la parte superior de la pantalla. Llenarás cada recipiente de líquido. Imagina que el recipiente de la derecha representa el interior de la célula, mientras que el de la izquierda representa el fluido extracelular (intersticial). Entre los dos recipientes hay un contenedor de membranas en el cual colocarás una de las cuatro membranas de diálisis que se encuentran en la parte derecha de la pantalla. Cada una de ellas tiene un MWCO diferente que significa límite de peso molecular. Las moléculas con un peso molecular inferior a este valor puede atravesar la membrana, mientras que las moléculas con un peso molecular superior no pueden. Para mover una membrana al contenedor, pulsa sobre ella, arrástrala al contenedor de membranas y suelta el botón del ratón, la membrana se colocará en su lugar entre los dos recipientes.

Debajo de cada uno de los recipientes hay un dosificador de soluciones. Puedes seleccionar cuántos milimoles de los diferentes solutos (Na+/Cl-, urea, albúmina o glucosa) deseas dosificar en cada recipiente pulsando los botones (+) o (-) debajo del nombre de cada soluto. También puedes dosificar agua desionizada en cualquier recipiente pulsando el botón agua desionizada debajo del recipiente que desees llenar. Pulsando los botones de dosificar debajo de cada recipiente se llenarán los recipientes con líquido. Pulsando los botones limpiar debajo de cada recipiente éstos se vaciarán.

En la parte inferior de la pantalla hay un módulo de registro de datos. Después de cada experimento debes guardar tus datos pulsando el botón guardar datos. Si deseas borrar los datos de cualquier experimento, simplemente resalta la línea de datos que deseas suprimir y pulsa borrar experimento.

PROCEDIMIENTO

Con el ratón pulsa sobre la membrana de diálisis con el MWCO de 20 y arrástrala al contenedor de membranas.

Ajusta la concentración de Na+/Cl- del recipiente de la izquierda a 9mM pulsando el botón (+). Pulsa entonces el botón de dosificar debajo del recipiente de la izquierda para que se llene.

Pulsa el botón agua desionizada debajo del recipiente de la derecha y pulsa dosificar debajo del mismo recipiente para que se llene.

Fija el temporizador a 60 minutos pulsando el botón (+) junto al indicador de tiempo (que estará comprimido en 60 segundos).

Pulsa el botón iniciar para comenzar el experimento. Observa que el contenedor de membranas desciende al interior del equipo. Observa también que el botón iniciar cambia ahora aun botón de pausa, que puedes pulsar para interrumpir el experimento.

Cuando el indicador del tiempo transcurrido llegue a 60, fíjate en las lecturas de concentración de cada uno de los recipientes en los indicadores situados junto a cada uno de ellos.

Una vez que el indicador de tiempo transcurrido ha llegado a 60, verás aparecer una caja de diálogo indicando si se ha alcanzado o no el equilibrio.

Pulsa guardar datos para guardar los datos de este experimento.

Pulsa los botones limpiar de ambos lados, izquierdo y derecho, para vaciar los recipientes.

Devuelve la membrana de diálisis a su lugar inicial pulsando sobre ella y arrastrándola al contenedor de membranas.

Ahora repite los pasos del 1-10 con cada una de las restantes membranas de diálisis. Asegúrate de guardar los datos de cada uno de los experimentos. Después de los experimentos, limpia cada uno de los recipientes y devuelve la membrana de diálisis a su lugar.

Resultados y Discusiones

Ayúdate con la tabla de los elementos químicos

1.¿Cuál es el peso molecular del Na+?

2.¿Cuál es el peso molecular del Cl?

3.¿Qué límite (MWCO) de membranas de diálisis permitió el paso de ambos iones?

4.Repite el experimento usando cada uno de los solutos restantes (urea, albúmina y glucosa) en el recipiente de la izquierda y agua desionizadaen el recipiente de la derecha. Asegúrate de pulsar guardar los datos, limpiar ambos recipientes y sustituir la membrana de diálisis después de cada experimento.

5.Completa la siguiente tabla de resultados

Tabla 1. ¿Se produjo difusión?

Membrana (MWCO)

Soluto 20 50 100 200

NaCl

Urea

Albúmina

Glucosa

¿Qué materiales difundieron del recipiente de la izquierda al recipiente de la derecha?

¿Cuáles no se difundieron?

3.¿Por qué?

ACTIVIDAD 2: SIMULANDO LA DIÁLISIS

Ahora

...