PresentacióN 02 La Estructura Celular

1.2 Mecanismos de Transporte a través de la membrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Como habíamos mencionado, la membrana plasmática es capaz de ejercer selectividad respecto de la materia que ingresa hacia el medio interno, regulando así su equilibrio. La mantención del equilibrio interno implica la necesidad de generar mecanismos eficientes que permitan intercambiar sustancias con el medio externo. De manera global, podemos dividirlos en transporte pasivo y transporte activo. a) Transporte Pasivo: Corresponde a un proceso que no requiere energía (ATP) para ser llevado a cabo. Lo anterior debido a que el transporte se realiza a favor de una gradiente de concentración, es decir, desde una zona de mayor concentración de una sustancia hasta una zona de menor concentración de la misma. Definiremos difusión como el movimiento neto de moléculas o iones debido a su energía cinética desde una zona de mayor a otra de menor concentración hasta alcanzar el equilibrio. a.1) Difusión Simple: Corresponde el movimiento de pequeñas moléculas sin carga eléctrica, tales como: oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono, alcohol, benceno, glicerol y urea. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Variables que afectan la tasa de difusión simple: La velocidad de difusión depende de la temperatura, del tamaño de las partículas y de la magnitud del gradiente electroquímico. Esto es, entre mayor es la temperatura en una solución, la energía cinética de las partículas es mayor, por ende son capaces de moverse más rápido y de aumentar la probabilidad de colisión con otras partículas cercanas, difundiendo así de manera más veloz. Los potenciales electroquímicos se generan producto de una diferencia de concentración y de cargas eléctricas, las que impulsan el movimiento neto de las partículas. Sin estos impulsos no se genera un desplazamiento de partículas en solución. Finalmente, a mayor magnitud de la gradiente electroquímica, la velocidad de difusión aumenta, es decir: 500 moléculas de agua generan una mayor gradiente en comparación a 400 moléculas con respecto al interior (donde obviamente deben haber pocas moléculas de agua para lograr el movimiento neto de la molécula de agua). A medida que transcurre la difusión la magnitud de gradiente va disminuyendo (ya han ingresado o salido partículas), por lo tanto, la velocidad de difusión disminuye proporcionalmente a la magnitud de la gradiente de concentración. a.1.1) Osmosis: Corresponde a un caso particular de difusión simple, donde el movimiento de sustancias corresponde a moléculas de agua desde una zona de mayor concentración hacia una de menor concentración. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Tipos de Soluciones: 1. Solución isotónica: Dos soluciones son isotónicas si tienen la misma proporción de agua y de soluto a ambos lados de la membrana. 2. Solución hipertónica: Corresponde a una solución donde se presenta una mayor proporción de solutos respecto de solventes (agua). 3. Solución hipotónica: Corresponde a una solución donde la concentración de solutos es mucho menor a la concentración de solventes (agua). La presión osmótica es el valor necesario de presión para detener el movimiento de agua hacia una solución. Por ejemplo, una solución más concentrada atrae agua con mayor fuerza, por ende posee mayor presión osmótica. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 6: Osmosis en la membrana celular cuando una solución de cloruro de sodio es colocada a un lado de la membrana y el agua en el otro. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Aplicación de los tipos de soluciones en células. Es importante para las células que el ambiente en el cual se encuentran y su interior posean presiones osmóticas iguales, de modo que el nivel de agua se mantenga constante. (No pierdan agua ni que tampoco ingrese en demasía) Una célula animal que no se encuentra en un medio isotónico con respecto a su interior sufre variaciones de las concentraciones de agua. En un medio hipertónico el agua difundirá por la membrana (osmosis) producto de la gradiente de concentración, ya que en el exterior hay una concentración de agua mucho menor que en el interior de la célula, arrugándose ésta. (crenación en el caso de glóbulos rojos) En el caso de un medio hipotónico, la concentración de agua del medio externo es mayor que en el interior, por ende se genera una gradiente que impulsa al agua a ingresar a la célula, diluyendo ésta el contenido citoplásmico y logrando la desorganización de la membrana celular, lo que se conoce con el nombre de citólisis. (Hemólisis en el caso de glóbulos rojos) Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 7: Glóbulo rojo expuesto a diferentes tipos de soluciones. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

En el caso de una célula vegetal, la situación no ocurre de manera análoga a una célula animal. La presencia de una pared celular rígida le impide a la célula vegetal colapsar y estallar en una solución hipotónica. Al entrar el agua, ésta genera una gran presión sobre los límites celulares, expandiéndose hasta que se igualen las presiones osmóticas a ambos lados de la membrana. La presión que ejerce el agua desde dentro sobre la pared es llamada presión de turgencia y es la que restringe la entrada de agua, convirtiéndose en la responsable de la posición erecta de las plantas. En el caso de un vegetal en solución hipertónica, la célula (excluyendo a la pared) pierde grandes cantidades de agua por lo que ésta se disocia de su pared, retrayéndose. Fenómeno conocido como plasmólisis. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 8: Célula vegetal en diversas soluciones. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

a.2) Difusión Facilitada: Existen moléculas que no son capaces de difundir directamente a través de la membrana, tales como los iones, aminoácidos, glucosa, sacarosa, entre otras. Ellas necesitan interactuar con proteínas que permitirán el ingreso de las mismas a la célula. - Proteínas de Canal: Forman poros por los cuáles ingresan los iones. Los canales son específicos para la entrada de un ión en particular, poseen además compuertas específicas que se abren o cierran para el paso de mencionados iones. - Proteínas Transportadoras: Están encargadas del transporte de sustancias de gran peso molecular. Experimentan cambios conformacionales que les permiten unirse a una molécula y hacerla difundir a través de la membrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 9: Las proteínas de canal permiten el paso de iones a través de la membrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 10: La difusión de sustancias o partículas ocurre desde un lugar de menos a mayor concentración, respondiendo a un gradiente de concentración. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

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Fig. 11: La difusión facilitada involucra la participación de proteínas transmembrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

b) Transporte Activo: Corresponde a un tipo de transporte a través de la membrana que se caracteriza principalmente por su dependencia del ATP para ser llevado a cabo, es decir, concurre en un gasto de energía para la célula. La energía es necesaria ya que los movimientos netos de partículas ocurren en contra de un gradiente electroquímico, lo que se traduce en un movimiento con partículas desde lugares menos concentrados a lugares más concentrados. Los mecanismos de transporte pasivo no permiten el paso de moléculas grandes, tales como polisacáridos y proteínas. En mencionados casos es necesario recurrir a mecanismos de transportes especiales, conocidos como endocitosis y exocitosis. b.1) Endocitosis: Se trata de un proceso mediante el cual la célula incorpora soluciones o partículas grandes hacia su interior. Las sustancias a transportar se concentran sobre la membrana la cual se repliega formando una vesícula membranosa que dirigirá el transporte de las sustancias hacia el citoplasma. Las endocitosis de grandes partículas tales como restos celulares, microorganismos (bacterias) o macromoléculas (virus) se conoce como fagocitosis. La fagocitosis es el medio por el cual ciertos unicelulares logran alimentarse, mientras que en organismos superiores, por ejemplo, los glóbulos blancos, específicamente los macrófagos, los ingieren para destruirlos. La endocitosis de grandes masas de agua se conoce con el nombre de pinocitosis. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 12: La endocitosis provoca una disminución momentánea del área de superficie de la membrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

b.2) Exocitosis: Corresponde a la salida o expulsión de sustancias contenidas en vesículas. El proceso de expulsión comprende la fusión de la vesícula exocítica con la membrana celular, momento en que se evacua el contenido de la vesícula. El contenido de las vesículas exocíticas es diverso. Puede corresponder a sustancias que pasarán a formar parte de la membrana celular, que interactuarán con membranas de células vecinas, entre otras. A diferencia de la endocitosis, la exocitosis provoca un aumento temporal del área de superficie de la membrana. Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

Fig. 13: Sinápsis química, ejemplo claro de exocitosis. La neurona presináptica (A) libera neurotransmisores por medio de exocitosis de vesículas (2) a nivel de los telodendrones hacia el espacio sináptico donde son captadas por la neurona siguiente (B). Oliver Rodrigo Henríquez Aracena Preparación PSU De Biología www.esnips.com/user/oliverclases http://oliver-clases.blogspot.com http://henry-clasesparticularesdematematica.blogspot.com http://oliverthenry-clases.spaces.live.com [email_address] www.fotolog.com/oliver_clases 77906829 / 89461103

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