BREVE HISTORIA DEL MODELO DE MEMBRANA Marina Vega

¿Cómo se aplica el método científico? Observación/problema Hipótesis Predicción Test Evidencias Aplicaciones Prácticas Nuevas Teorías Nuevas Observaciones R. inductivo R. deductivo R. deductivo negativas positivas R. inductivo

¿Cómo funciona la ciencia? Imagen Extraída de: Guía de Biología Primera Evaluación 2016. IBO. Página 13.

Desde la antigua Grecia…

a la actualidad

El aporte de Nuevas tecnologías Freeze-etched: Tecnología de preparación de muestras donde primero se frisan y luego se procede a la fractura por partes de las regiones más débiles de la misma. Al realizarse esta técnica se pudo comprobar que en las zonas de fractura las proteínas transmembranas se observaban (estructuras globulares) de forma similar a las superficiales por lo que se concluyó que esa estructuras globulares eran las proteínas transmembranas. Estructura de las Proteínas de membrana: La aparición de nuevas técnicas de análisis permitieron dilucidar la estructura bioquímica de las proteínas globulares de la membrana. Estos análisis mostraron que: las proteínas eran diferentes en su composición forma y esta variabilidad era entre las mismas proteínas globulares, a diferencia de las proteínas superficiales o periféricas. Las proteínas era hidrofóbicas al menos en alguna parte de su composición por lo cual eran atraídas fuertemente por el centro la membrana donde se encontraban las colas de ácidos grasos Aplicación de anticuerpos fluorescentes: Cuando se utilizaron marcadores de color rojos y verdes para caracterizar diferentes anticuerpos sobre la membrana (previamente se los separó en dos grupos) se pudo observar que al cabo de los 40 minutos de fijación los marcadores estaban fusionados mostrando la migración de las proteínas sobre la superficie . Estas evidencias indicaron que el Modelo de Davson - Danielli no era del todo correcto, mientras que el de Singer Nicolson se ajustaba mejor a las evidencias experimentales

Micrografías electrónicas de células utilizando la técnica de frisado y fractura. Ubicar en las imágenes: núcleo, membrana nuclear, poros del núcleo, ,mitocondrias, retículo endoplasmático. http://38.media.tumblr.com/bf3ce5ff934f31230e27e1238677be2f/tumblr_n8e4k1ukbO1rx06nvo1_500.gif

Micrografías electrónicas de células tratadas con la técnica de frisado y fractura. Además de los poros nucleares se observan una multitud de gránulos más pequeños que son las proteínas de membrana/transmembrana

La membrana plasmática propuesta por Gorter y Grendel, 1935 (Heimburg, 2007)

El modelo de membrana plasmática propuesto por Danielli y Davson ( extraído de Heimburg, 2007)

Estructura de la membrana relatada por D. J Estructura de la membrana relatada por D. J. Robertson (extraído de Heimburg, 2007)

Imagen de las membrana celular trilaminar mencionada por J. D Imagen de las membrana celular trilaminar mencionada por J. D. Robertson (extraído Heimburg, 2007)

Figura del Modelo de Mosaico Fluido propuesto Singer y Nicolson Figura del Modelo de Mosaico Fluido propuesto Singer y Nicolson.(Singer & Nicolson, 1972)

El modelo de esquema que utilizaremos en el curso Más en Detalle… ACTIVIDAD Rotular el esquema simplificado y colocar escalas de tamaño, rotular bicapa lipídica, colas hidrofóbicas (señalar ácidos grasos saturados e insaturados), cabezas hidrofílicas (grupo fosfato), glicoproteínas, colesterol, proteína periférica, integral, superficial, medio intra y extracelular.

Modelo actual «Tipos de balsas de membrana: planas y caveolas « (extraido de Meza et al., 2010, pag. 6)

Actividad Grupal Indique qué son los gránulos observados en las micrografías tomadas con la técnica de frisado y fractura y EXPLIQUE el significado de estos gránulos en la investigación de la estructura de la membrana. (Piense en los nuevos aportes técnicos y cómo afectaron al Modelo de Davson-Danielli) ¿cómo reconoce la membrana interna de la externa del núcleo? ¿Qué característica utiliza para reconocer mitocondrias, complejo de Golgi y retículo endoplasmático a partir de la observación de micrografías electrónicas? La evidencia para mostrar la fluidez de la membrana provino de un interesante experimento en donde se utilizaron marcadores fluorescentes verde en las proteínas celulares de células de ratones y rojas en la de humanos, luego fusionaron las células marcadas, en el primer momento había dos hemisferios bien marcados pero al cabo de 40 minutos no existía ninguna demarcación. En la –tabla 1 se presentan los resultados en función del tiempo. Responda: a) calcule el porcentaje medio de células con marcadores completamente mezclados. B) Grafique los resultados incluyendo una barra mostrando la variación media de los resultados (no es una barra de error pero ayuda a ver la dispersión alrededor de la media). Coloque un punto como valor medio de sus resultados. C) Describa la línea de tendencia mostrada por los resultados. D) Explique si los resultados se ajustan al Modelo de Davson –Danielli o a la Singer-Nicholson. E) En qué ayuda graficar las barras de rango de variación?. F) En el experimento las células se incubaron a 37|C, sugiera una razón. G) durante el experimento se bloqueó la síntesis de ATP, sin embargo la mezcla de marcadores siguió ocurriendo, sugiera una razón para esto. H) Prediga dando una razón qué ocurriría si el experimento se llevara a cabo con células de peces del Ártico en lugar de células de mamíferos ¿Vale la pena estudiar teorías que luego se abandonaron? ¿por qué? ¿bajo qué circunstancias es importante el estudio de esas teorías? Redactar las respuestas en forma grupal y exponerlas Tiempo: 15 minutos

Porcentaje de células marcadas completamente mezcladas/ (%) Tabla 1 (el ejercicio y la Tabla se obtuvieron de: Allott, A. y D. Minddorf, 2014. Biology , Páginas 28 y 29. Porcentaje de células marcadas completamente mezcladas/ (%) Tiempo luego de la Fusión/minutos Réplica 1 Réplica 2 Réplica 3 Réplica 4 Promedio 5 10 3 25 40 54 87 88 93 100 120 -

Bibliografía http://www.asturnatura.com/ http://www.lourdes-luengo.org/actividades/6-4membrana.htm Heimburg, T. (2007). Membranes - An introduction. In T. Heimburg (Ed.), ThermalBiophysics of Membranes (pp. 1-19). Meza, U., Romero_Méndez, A. C., Lincón, Y., & Sánchez-Armáss, S. (2010). La Membrana Plasmática: Modelos, Balsas y Señalización. Revista de Educación Bioquímica, 29(4),125-134.   Robertson, D. (1957). Observations on the Ultrastructure of the Membranes of Frog of Anatomy. Journal Biophys Biochemical Cytology, 3(6), 1043-1048. Singer, S. J., & Nicolson, G. L. (1972). The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science, 175(23), 720-731. articulos/envoltura-celular/membrana-plasmatica.php VIII Encontro Nacional de Pesquisa em Educação em Ciências – VIII ENPEC I Encuentro Iberoamericano de Investigación en Didáctica de las Ciencias – I IEPEC Campinas, 5-9 de Dezembro de 2011. El Desarrollo Histórico del Modelo Científico de Membrana Plasmática: perspectivas didácticasJoglar, Carol, Quintanilla, Mario, Ravanal, Eduardo Brunstein, Juan. http://www.ebooksampleoup.com/ecommerce/view.jsp;jsessionid=5E9709A2D7C4F2E4C73E11A3EC07D636?ID=000777721d2ae4477b15e