La Membrana Biológica y Mecanismos de Transporte Miss: Karina Brevis.

Objetivos Describir los mecanismos de difusión a nivel molecular. Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión. Describir la membrana selectivamente permeable y su función en osmosis. Definir las substancias osmóticamente activas en relación a concentración en una substancia. Discutir cómo la pared celular afecta el comportamiento osmótico de la célula.

Membrana celular Funciona como una barrera semipermeable, permitiendo la entrada y salida de moléculas a la célula. La membrana está formada por lípidos, proteínas y carbohidratos. Los lípidos forman una doble capa cuya conformación conocemos como el Modelo Mosaico Fluído. La molécula más común del modelo es el fosfolipido, que tiene una cabeza (hidrofílica) polar y dos colas(hidrofóbicas) no polares.

Funciones de la membrana celular Reconocimiento y comunicación debido a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptoras de sustancias. Protección del material genético Expulsión de los desechos del metabolismo en el interior de la célula y adquisición de nutrientes del medio extracellular.

TRANSPORTE DE MEMBRANA Pasivos Osmosis Difusión simple. Difusión Facilitada. Activos Bombas. (Na K; Ca) Co transporte. (Glucosa) Mediante Vacuolas Endocitosis (Fagocitosis, Pinocitosis) Exocitosis (Secreciones, Excreciones)

Mecanismos de transporte celular sin gasto de energía: Transporte pasivo o difusión: forma por la que las sustancias atraviesan la bicapa lipídica debido al movimiento contínuo de las moléculas. Difusión simple: Es el movimiento cinético de moléculas o iones a través de la membrana sin necesidad de proteínas. A favor del gradiente de concentración. Difusión facilitada: difusión mediada por un portador, debido a que la sustancia transportada no puede atravesar la membrana sin una proteína portadora específica que le ayude.

Transportes Pasivos Difusión Movimiento de una sustancia de una área de mayor concentración a una de menor concentración. Tiene lugar hasta que la concentración se iguala en todas las partes.

Difusión La velocidad dependerá de: 1. La energía cinética (que depende de la temperatura). 2. El gradiente de concentración. 3. El tamaño de las moléculas. 4. La solubilidad de las moléculas en la porción hidrofóbica de la bicapa.

Movimiento de moléculas y el medio ambiente: Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro de ella. Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro de ella. Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de la célula. Soluto: Molécula que se disuelve en una solución. Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmente agua).

Difusión y Gradiente de Concentración

Medios de Concentración isotónico (Gr. isos, igual + tonos, tensión) Que tiene la misma concentración de solutos que otra solución. Si se separan dos soluciones isotónicas por una membrana selectivamente permeable no habrá flujo neto de agua a través de la membrana. hipotónico (Gr. hypo, debajo + tonos, tensión) De dos soluciones de diferente concentración, aquella que contiene la menor concentración de partículas de soluto; el agua se mueve a través de una membrana selectivamente permeable desde una solución hipotónica. hipertónico (Gr. hyper, encima + tonos, tensión) De dos soluciones de concentración diferente, la que contiene la mayor concentración de partículas de soluto; el agua se mueve a través de una membrana selectivamente permeable hacia la solución hipertónica.

Semipermeabilidad Las moléculas no polares pequeñas atraviesan libremente una bicapa lipídica. Las moléculas polares relativamente grandes sin carga, o los pequeños iones (con carga) no pueden atravesar el interior hidrofóbico. El agua y otras moléculas polares pequeñas y sin carga difunden a través de la bicapa.

Movimiento Browniano El movimiento que lleva a cabo una partícula muy pequeña que está inmersa en un fluido. Se caracteriza por ser continuo y muy irregular. La trayectoria que sigue la partícula es en zigzag.

Transportes Pasivos Osmosis Difusión de agua a través de una membrana que permite el flujo de agua, pero inhibe el movimiento de la mayoría de solutos. La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. Es una propiedad de tipo coligativa, (depende del número de partículas). No depende de la masa ni la carga de las moléculas.

Osmosis y membrana celular

Comportamiento de la célula animal y la vegetal: CELULA VEGETAL Plasmolisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y pierde agua. Se observan areas blancas. Turgencia: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y esta comienza a llenarse de agua, pero no explota porque la pared celular la protege. CELULA ANIMAL Crenación: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga al perder agua. Hemólisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y explota al llenarse de agua.

Elodea (hipotónica)

Elodea (hipertónica)

Medio isotónico Elodea Eritrocitos

Transportes Pasivos Difusión Facilitada La difusión facilitada se realiza tanto por medio de las proteínas canal. Permite que  moléculas que de otra manera no podrían atravesar la membrana,  difundan libremente hacia afuera y adentro de la célula.  Este proceso permite el  paso de  iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-, monosacáridos, aminoácidos y otras moléculas. Al igual que en la difusión simple el movimiento es a  favor del gradiente de concentración de las moléculas.

TRANSPORTE ACTIVO: Requiere un gasto de energía para transportar la molécula de un lado al otro de la membrana. Ocurre contra el gradiente de concentración. La célula utiliza ATP como fuente de energía.

Transportes Activos En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente de concentración. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

Transportes Activos La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como bomba, ya que utiliza ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.

Transporte mediado por vesículas Las vesículas o vacuolas que se fusionan con la membrana celular pueden utilizarse para el transporte y liberación de productos químicos hacia el exterior de la célula o para permitir que los mismos entren en la célula. Según si las sustancias salen o entran de la célula, el trasporte es denominado exocitosis y endocitosis, respectivamente.

Transporte mediado por vesículas