membrana (cbc)
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Membrana(concentración y transporte por membranas
biológicas)Autor: Pablo Adrián Otero
Membrana(concentración y transporte por membranas
biológicas)Autor: Pablo Adrián Otero
CBCSede La Costa
CBCSede La Costa
El transporte de las sustancias a través de las membranas biológicas
depende de diversos factores:
Composición y estructura de la membranas biológicas
Composición y estructura de la membranas biológicas
Comencemos por el primero de los factores mencionados…
Composición y estructura de las sustancias a transportar
Composición y estructura de las sustancias a transportar
Concentración de la sustancia a ambos lados de dicha membranaConcentración de la sustancia a
ambos lados de dicha membrana
¿Cómo está compuesta una membrana biológica típica?
¿Cómo es la estructura de una membrana biológica típica?
Este es un esquema que muestra la composición y estructura de una membrana biológica típica…
La membrana está compuesta por lípidos, proteínas e hidratos de carbono…Los lípidos representan cerca de 60% y son del tipo: fosfolípidos y colesterol.
Los fosfolípidos se disponen formando una bicapa lípidica (ver detalle)…
Esta bicapa posee dos zonas hidrofílicas (las que están en contacto con el agua) y un zona central hidrofóbica.
Inmersas en esta bicapa o en contacto con algunas de sus caras están las proteínas de membrana que constituyen cerca del 40% restante de las membranas.
En caso de estar presentes glúcidos del tipo oligosacáridos, están asociados a lípido s y/o proteínas del lado externo.
Medio extracelular
Medio intracelular
Modelo de Membrana “Mosaico Fluido” propuesto en 1972 por Singer y Nicholson
Fosfolípido
Proteína integral (ejemplos)
Proteína periférica (ejemplo)
Colesterol
Zonas polares o hidrofílicasZonas polares o hidrofílicas
Zonas no polares o hidrofóbicasZonas no polares o hidrofóbicas
Medio extracelular¿Porqué se lo denominó “fluido”?
Medio intracelular
Debido a se sus componentes se mueven constantemente…
El transporte de las sustancias a través de las membranas biológicas
depende de diversos factores:
Composición y estructura de la membranas biológicas
Composición y estructura de la membranas biológicas
Continuemos con el segundo de los factores mencionados…
Composición y estructura de la sustancia a transportar
Composición y estructura de la sustancia a transportar
Concentración de la sustancia a ambos lados de dicha membranaConcentración de la sustancia a
ambos lados de dicha membrana
¿Qué se entiende por “concentración” de una sustancia?
¿Cómo influye en el transporte de sustancias a través de la membrana?
La concentración de una sustancias se refiere a …
Cantidad de sustancia
Volumen determinado[ Concentración]=
La cantidad de sustancia puede estar expresada en: unidades de masa (ej: gramos), unidades de volumen si se trata de un líquido (ej: centímetros
cúbicos) o moles.
El volumen siempre estará expresado en unidades de volumen (mililitros, litros, centímetros cúbicos, etc.
Veamos en los siguientes ejemplos si comprendés el concepto de concentración…
Recipiente 1 Recipiente 2
Si ambos recipientes poseen similar volumen…¿En cuál de ellos hay mayor concentración de
sustancia ?(pensá antes de volver a cliquear)
Respuesta: Si ambos volúmenes son iguales, el recipiente 1 posee una concentración mayor ya
que posee más cantidad de sustancia.Observá por un instante…
Otro ejemplo…
Recipiente 1 Recipiente 2
Si el recipiente 1 posee la mitad del volumen que el dos…¿En cuál de ellos hay mayor concentración de sustancia ?
(pensá antes de volver a cliquear)
Respuesta: Si bien el recipiente 1 posee la mitad de cantidad de sustancia, esta está contenida en
la mitad del volumen. Conclusión: ambos recipientes poseen la misma concentración.Observá por un instante…
Otro concepto que debes entender es el de “gradiente”…y en particular “gradiente de
concentración”.
En la figura de la izquierda, se
muestra un pelota en la parte más alta de un plano inclinado. Existe una variación, desde la altura
máxima a la mínima, a esta
variación también la podemos llamar
“gradiente de altura”
Pero empecemos con un ejemplo sencillo de gradiente
Altura máxima
Altura mínima
Otro ejemplo de gradiente…
A la derecha hay un músico tocando la trompeta. El volumen del sonido es máximo cerca de la trompeta y va disminuyendo a medida que te alejas del trompetista. Existe por lo tanto un
gradiente, en este caso del volumen del sonido.
Gradiente de volumen del sonido
Demasiado cerca: volumen muy alto
Lejos , volumen bajo
¿Cómo sería entonces, un gradiente de concentración?En el esquema de abajo, se representa una pecera llena de
agua a la cual se le agregó un líquido colorante rojo en uno de sus extremos.
Si en un determinado momento, tomás porciones (con el mismo volumen) a diferentes distancias del punto en el que se volcó el
colorante, observarás lo siguiente….
Mayor concentración de
colorante
Menor concentración de
coloranteGradiente de concentración
Preguntas acerca de los tres ejemplos de gradiente…
En el caso de la pelotita en el plano inclinado.:•¿Cuál de estos dos movimientos es espontáneo:
1. la pelotita sube por el plano inclinado.2. la pelotita baja por el plano inclinado.
•¿Son ambos movimientos posibles?•¿Alguno de ellos requiere de energía para que ocurra?
En el caso de la pecera y la tinta:•¿Es espontáneo que el colorante difunda y se mezcle con el agua?•Si no se revuelve o agita, ¿difundirá igual el colorante?
Pensá las preguntas y luego hacé click para conocer las respuestas
Para que la pelotita descienda por el plano inclinado, sólo hay que
soltarla en la posición de máxima altura. Espontáneamente
descenderá hasta la mínima altura donde se detendrá. Conclusión: el
movimiento es espontáneo y no requiere de energía si es a favor del
gradiente (de más a menos), pero…..
El ascenso de la pelotita hasta la posición de máxima altura es un
movimiento posible, sólo que requiere de energía y no es espontáneo. Conclusión: el movimiento en contra del
gradiente de altura es posible pero requiere de energía y no es
espontáneo.
¿Cómo llegó la pelotita hasta la máxima altura?
Energía
Las moléculas del colorante difunden (se mueven) a favor de gradiente de forma
espontánea. En la zona donde cayó la gota la concentración era máxima, desde ahí las moléculas difundieron lo que produjo que el colorante se disuelva completamente y de forma homogénea con el agua llevando
la concentración de colorante al mínimo posible.
¿y en el caso del colorante en la pecera con agua?
Depende….si el material del cual está hecho la división es impermeable al colorante, las moléculas de colorante difundirán
en la parte de la pecera anterior a la división.
¿Qué ocurriría si dentro de la pecera colocamos una división que divida la pecera en dos?
Las moléculas difundirán independientemente de la presencia de la división y al final la concentración de colorante será similar a
ambos lados de la pecera.
¿y si la división es permeable a las moléculas del colorante?
Algunos temas conviene estudiarlos mediante analogías, en este caso….
A esta altura te preguntarás ¿y que tiene que ver esto con las células, la membrana y el transporte?
Una división de la pecera representaría el medio
extracelular...
La otra división representaría el medio intracelular…
Y la división, sería la membrana plasmática
El transporte de las sustancias a través de las membranas biológicas depende de
diversos factores:
Composición y estructura de la membranas biológicas
Composición y estructura de la membranas biológicas
Continuemos con el tercero de los factores mencionados…
Composición y estructura de la sustancia a transportar
Composición y estructura de la sustancia a transportar
Concentración de la sustancia a ambos lados de dicha membranaConcentración de la sustancia a
ambos lados de dicha membrana
¿A qué tipo de sustancias es permeable la membrana celular?
¿Qué características de la sustancia a transportar influyen en la permeabilidad?
Solubilidad de la sustancia en agua, ¿la sustancia a transportar ….?
Solubilidad de la sustancia en agua, ¿la sustancia a transportar ….?
¿Qué características de la sustancia a transportar influyen en que la membrana sea permeable a ella o no?
¿es hidrofílica?¿es hidrofílica? ¿es hidrofóbica?¿es hidrofóbica? ¿es anfipática?¿es anfipática?
Tamaño relativo de la sustancia con los componentes de la membrana, ¿la sustancia a transportar…?
Tamaño relativo de la sustancia con los componentes de la membrana, ¿la sustancia a transportar…?
¿es una molécula pequeña?
¿es una molécula pequeña?
¿es una molécula grande?
¿es una molécula grande?
¿es una macromolécula?
¿es una macromolécula?
¿es un ión? ¿es un ión?
Pero antes respondamos: ¿Por dónde pasan las sustancias que atraviesan la membrana?
Algunas lo hacen por proteínas específicas…
Y otras lo hacen a través de los fosfolípidos…
¿Cuáles atraviesan los fosfolípidos?
Las sustancias hidrofóbicas. Si son pequeñas (como los gases) difunden muy rápido; si son moléculas más grandes (ej: ácidos grasos) difunden más
lentamente.
Algunas sustancias hidrofílicas pero pequeñas (de tres o menos carbono). Por ejemplo: agua, alcohol etílico, glicerol y urea.
¿Cuáles pasan a través de proteínas transportadoras específicas?
Las sustancias hidrofílicas que son moléculas grandes (más de cuatro carbonos). Ejemplo: monosacáridos y aminoácidos.
Los iones, que a pesar de su pequeño tamaño, poseen carga eléctrica, lo que los hace muy afines al agua.
Medio extracelular
Núcleo
PERMEABILIDAD SELECTIVA
La difusión entre los medio intra y extracelular es posible sólo para las moléculas para las cuales la membrana citoplasmática es
permeable.
DIFUSIONMovimiento espontáneo de sustancias a favor
del gradiente de concentración (de mayor a menor concentración). Por difusión la célula incorpora o elimina sustancias, dependiendo de las concentraciones dentro y fuera de ella.
xLas sustancias para las cuales la membrana es impermeable, no pueden difundir a través de ella aunque exista un gradiente de
concentración.
xMayor concentración
Mayor concentración
Repasemos los conceptos principales para finalizar…