(5) transporte celular
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transporteTRANSCRIPT
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Cotransporte: transporte activo impulsado por un gradiente
de concentracin
BIOLOGA MENCIN BM-05
T R A N S P O R T E C E L U L A R
ATP
H+
Bomba
de protones
Contransportador
de sacarosaH+
+
+
+
+
+
+
H+
H+
H+
H+
H+
H+
Sacarosa
Difusin
del H+
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INTRODUCCIN
La clula se considera como la unidad estructural, funcional y de origen, de los seres vivos. Ello
significa que tiene la capacidad de intercambiar materia y energa con el medio para que, de esta
manera, pueda: reparar, mantener y construir cada parte de ella, adems de producir copias de s
misma o de reproducirse que le permiten perdurar en el tiempo.
Lo anteriormente sealado implica que cada ser vivo podra estar formado, ya sea, por una clula
(organismo unicelular) o por un conjunto organizado de ellas (organismo pluricelular).
Toda clula para poder cumplir con estas tareas debe tener al menos:
Lmite celular, que determine un medio interno y lo separe del medio externo asegurando,
de esta forma, el perfecto funcionamiento celular. Este lmite tiene permeabilidad selectiva, es
decir, selecciona lo que entra hacia la clula o lo que sale de ella, debido a las caractersticas
estructurales que dicho lmite presenta, est formada bsicamente por fosfolpidos,
carbohidratos y protenas.
Citoplasma, que contiene agua, sales minerales y algunos compuestos orgnicos. En clulas
ms especializadas esta compartimentalizado, es decir, posee en el citoplasma estructuras
llamadas organelos, tales como: mitocondria, retculo endoplasmtico liso (REL), retculo
endoplasmtico rugoso (RER), aparato de Golgi, lisosoma o vacuola, entre otros.
Material gentico, que en las clulas procariotas se encuentra libre en el citoplasma y, en
cambio, en las clulas eucariotas est encerrado en un compartimiento llamado ncleo.
Contiene el DNA que participa tanto en la transmisin de la informacin gentica a la prxima
generacin como en el control metablico de la clula. La actividad metablica requiere de la
accin enzimtica y las enzimas son el producto de la expresin gnica.
1. PARED CELULAR
La pared celular se encuentra formando parte del lmite celular en organismos clasificados como
Eubacterias o simplemente Bacterias, as como tambin a los representantes del Reino Protista,
Fungi y Plantas. Su composicin vara en las diferentes especies, en los distintos tejidos de una
misma especie y entre las clulas de un organismo. As, por ejemplo, la pared celular en las
bacterias est compuesta de peptidoglucano (mureina), en los protistas de celulosa
reforzadas por sales de carbonato de calcio y slice; en las clulas de los hongos las paredes
celulares estn constituidas por quitina; y, finalmente, en las clulas vegetales se encuentra
una pared primaria constituida principalmente por celulosa, hemicelulosa y pectinas y, en
algunos tejidos, se le adiciona una pared secundaria tambin formada por celulosa,
hemicelulosa y pectinas, conteniendo adems lignina y suberina. Estos tejidos son, por lo
general, denominados tejidos muertos. Su alta porosidad permite el paso de agua y solutos
disueltos.
Adems, cabe destacar que la clula vegetal no pierde comunicacin con clulas vecinas, gracias
a la presencia de plasmodesmos (o poros de 40 mm de dimetro) que comunican los citoplasmas
de un tejido (simplastos).
A pesar de la diversidad de las molculas constituyentes de las paredes celulares de bacterias y
de los reinos protista, fungi y plantas las funciones de la pared son las de otorgar a cada clula la
forma tpica, resistencia y proteccin.
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2. MEMBRANA PLASMTICA
La membrana plasmtica rodea a la clula, definiendo su extensin y mantiene las diferencias
esenciales entre el contenido de la misma y su entorno.
Aunque realicen diferentes funciones, todas la membranas biolgicas tienen una estructura bsica
comn: una finsima capa de molculas lipdicas y proteicas, que se mantienen unidas fundamentalmente por interacciones no covalentes.
Adems, las membranas celulares son estructuras dinmicas y fluidas y la mayora de sus
molculas son capaces de desplazarse en el plano de la membrana.
Las molculas lipdicas estn dispuestas en forma de una doble capa continua de unos 5 nm de
grosor, siendo el modelo actual de membrana aceptado ampliamente es el de mosaico fluido,
propuesto por S. J. Singer y G. L. Nicolson 1972 (Figura 1).
Figura 1. Modelo de membrana actual. Seala que est formada principalmente por tres tipos de biomolculas orgnicas: lpidos, protenas y carbohidratos.
Lpidos
Fosfolpidos
Molculas formadas por dos cadenas de cidos grasos, enlazadas a dos de los tres carbonos del
alcohol glicerol. Estas cadenas determinan la porcin hidrofbica (repelente al agua) no polar del
fosfolpido. Unido al tercer carbono del diglicrido, existe un grupo fosfato, con carga negativa y
unido a l, un grupo orgnico hidroflico polar que contiene nitrgeno.
Glucoprotena
Fibras de la matriz
extracelular
Carbohidrato
(de la glucoprotena)
Fosfolpido
Colesterol
Protenas
CITOPLASMA
Glucolpido
Microfilamentos
del citoesqueleto
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Colesterol
Se encuentra presente en clulas animales y tiene por funcin proporcionar estabilidad mecnica
adicional a la membrana, adems de prevenir el congelamiento celular (Figura 2).
El colesterol, debido a su estructura de anillo rgido, es un componente mayoritario e importante
de las membranas de las clulas animales. El colesterol se inserta dentro de la bicapa con su
grupo hidroxilo polar prximo a la cabeza hidroflica de los fosfolpidos, interactuando
con ellas (Figura 2).
Dependiendo de la temperatura el colesterol tiene efectos diferentes sobre la fluidez de la
membrana. Por ejemplo, a altas temperaturas, el colesterol interfiere en el movimiento de las
cadenas de los cidos grasos de los fosfolpidos, lo que disminuye la fluidez de la parte
externa de la membrana y la permeabilidad a las molculas pequeas. En cambio, a bajas
temperaturas tiene un efecto opuesto, como interfiere con las interacciones entre las cadenas de
los cidos grasos, el colesterol protege a las membranas de congelarse y mantiene su
fluidez.
Algunos procesos de transporte y actividades enzimticas, por ejemplo, pueden detenerse cuando la
viscosidad de la bicapa se incrementa experimentalmente ms all de un nivel umbral. Es por ello
que la fluidez es una de las caractersticas ms importantes de las membranas y depende de
factores como:
temperatura, la fluidez aumenta al elevarse la temperatura.
naturaleza de los lpidos, la presencia de lpidos insaturados y de cadena corta favorecen el
aumento de fluidez.
presencia de colesterol, el cual estabiliza las membranas reduciendo su fluidez y
permeabilidad.
Figura 2. Insercin del colesterol en las membranas biolgicas de clulas animales.
Grupos de cabeza
del fosfolpido
Colesterol Grupo
hidroxilo
polar
Colas de cidos
grasos
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Protenas
Aunque la estructura bsica de las membranas biolgicas est determinada por la bicapa lipdica,
la mayora de sus funciones especficas estn desempeadas por las protenas. La
cantidad y el tipo de protenas de una membrana son muy variadas y cumplen distintas funciones
tales como: transporte (a), actividad enzimtica (b), transduccin de seales (c) reconocimiento
intercelular (d), uniones intercelulares (e) , unin al Citoesqueleto y formar parte de la matriz
extracelular (f).
Figura 3. Protenas de membrana y sus funciones.
De acuerdo a su ubicacin, las protenas se pueden clasificar en dos tipos: las que atraviesan la
bicapa de fosfolpidos de lado a lado, denominadas protenas intrnsecas o integrales y las
ubicadas en la superficie, llamadas tambin protenas extrnsecas o perifricas.
Carbohidratos
El reconocimiento intercelular, capacidad de una clula de diferenciar una clula vecina de otra, es
esencial para el funcionamiento de un organismo. Por ejemplo en la distribucin de clulas en los
tejidos y los rganos en un embrin como as tambin en el rechazo de clulas extraas (incluidas
la de los rganos trasplantados) por el sistema inmunolgico.
La manera en que las clulas reconocen otras clulas es unindose a molculas de superficie, con
frecuencia hidratos de carbono de la membrana plasmtica que corresponden habitualmente a
cadenas ramificadas cortas con menos de 15 unidades de monosacridos, los que por su carcter
polar estn limitados solamente a la superficie externa y normalmente asociados con lpidos
(constituyendo los glicolpidos) o unidos a protenas (formando las glicoprotenas), constituyendo
el glucoclix.
Los hidratos de carbono de la membrana plasmtica varan de especie a especie, entre individuos
de la misma especie y aun entre un tipo celular y otro de un mismo individuo. La diversidad de
estas molculas y su localizacin permiten funcionar como marcadores que distinguen una clula de
otra. Por ejemplo, los cuatro tipos de grupos sanguneos denominados A, B, AB y O, reflejan
variaciones en los hidratos de carbono de la superficie de los glbulos rojos.
a) b) c) d) e) f)
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3. PERMEABILIDAD CELULAR
Las bicapas lipdicas son altamente impermeables a todas las molculas cargadas (iones) por muy
pequeas que sean. De esta forma, la carga y el elevado grado de hidratacin de tales molculas,
les impiden penetrar en la fase hidrocarbonada de la bicapa.
A continuacin, se presentan los tipos de molculas que pueden atravesar la bicapa lipdica y las
que se ven imposibilitadas de hacerlo.
Figura 4. Permeabilidad diferencial de la bicapa de fosfolpidos frente a distintas sustancias.
Funciones de la membrana plasmtica
Constituir el lmite fundamental de toda clula.
Regular los movimientos de sustancias desde y hacia la clula, manteniendo la
concentracin intracelular de molculas en los niveles adecuados para que se
realicen los procesos celulares bsicos.
Conducir potenciales de accin electroqumicos (en clulas excitables, tales como,
las neuronas).
Participar en interacciones directas con la membrana plasmtica de clulas
vecinas, formando as las uniones intercelulares.
Mantener estable la forma celular con la ayuda de la interaccin con estructuras
del citoesqueleto y de la matriz extracelular. Transducir seales hormonales y nerviosas.
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4. TRANSPORTE A TRAVS DE LA MEMBRANA
Transporte NO mediado por protenas Difusin: es el desplazamiento neto de molculas a presin y temperatura constante desde zonas
de mayor concentracin hacia zonas de menor concentracin. Sin gasto de energa
(transporte pasivo). Generalmente, as es como se mueven las molculas en el interior de la
clula y, tambin, a travs de membranas celulares. Las molculas que pueden atravesarla deben
ser pequeas, sin carga y apolares o hidrofbicas (Ejemplo: gases respiratorios, hormonas lipdicas
(como las sexuales), los corticoides y las liposolubles como las tiroideas (T3 y T4)).
Dilisis: es la difusin de un soluto a travs de una membrana semipermeable. La sustancia pasa a favor del gradiente de concentracin hasta quedar en equilibrio (en la situacin de
equilibrio sigue pasando soluto de un lado al otro de la membrana, sin haber un cambio neto
en las concentraciones). Por ejemplo, en medicina es muy importante la dilisis para retirar
desechos desde la sangre de personas con riones afectados por alguna enfermedad.
Osmosis: corresponde a la difusin de agua (solvente) a travs de una membrana semipermeable. Si se tienen dos soluciones con distinta concentracin de soluto, el flujo neto
del agua se mover desde la solucin con menor concentracin de soluto hacia la de mayor
concentracin de soluto, hasta que se logre el equilibrio. Una vez alcanzado el equilibrio
siempre seguir pasando agua a un lado y otro, pero no habr un cambio neto de sus
concentraciones.
Existen dos conceptos importantes que se encuentran asociados a la osmosis y son la
osmolaridad y la tonicidad.
La osmolaridad de una solucin corresponde a su capacidad de retener y captar agua. La
diferencia de presin osmtica de una solucin respecto a la del plasma se denomina
tonicidad que puede ser: hipotnica, menor que la del medio intracelular; isotnica, igual a
la del medio intracelular e hipertnica, mayor a la del medio intracelular (Figura 5 y Tabla 1).
La presin osmtica de una solucin es una propiedad coligativa, es decir, es inherente al nmero de
partculas de soluto de esa solucin.
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Baja concentracin de solutos
Membrana semipermeable
Direccin del movimiento de agua
Alta concentracin de solutos
A
B
Solucin B de glucosa al 3%
Membrana semipermeable
Solucin A de glucosa al 7% Flujo neto de agua
Figura 5. Movimiento de agua por osmosis desde la regin B (baja concentracin de solutos) a la regin A (alta concentracin de solutos).
Dos soluciones pueden ser mutuamente isotnicas entre s, o una relativamente hipertnica y la
otra relativamente hipotnica (Tabla 1 y Figura 6).
Tabla 1. Tonicidad y direccin del movimiento del agua.
Concentracin de soluto
en la solucin A
Concentracin de soluto en la
solucin B
Tonicidad
Direccin del movimiento de
agua
Mayor Menor
A hipertnica respecto de B
B hipotnica respecto de A
De B hacia A
Menor Mayor
B hipertnica respecto de A A hipotnica respecto de B
De A hacia B
Igual Igual A y B son isotnicas No hay
movimiento neto
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Figura 6. Cambios en clulas animales y vegetales en medios hipertnicos, isotnicos e hipotnicos.
Solucin Solucin Solucin
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ACTIVIDAD 1
Un alumno prepara para un trabajo de laboratorio dos soluciones de sacarosa A y B, de distinta concentracin. Tales soluciones las coloca en un recipiente separado por una
membrana semipermeable solo al agua como muestra la figura.
El alumno termina el trabajo y presenta sus resultados en el siguiente grfico.
a) La solucin A aumenta su concentracin? Fundamente.
..
..
b) La solucin B aumenta su volumen? Fundamente.
..
..
c) Cul solucin era hipotnica en relacin con la otra, al inicio del trabajo?
..
..
d) Por qu al trmino del trabajo la solucin A y B son isotnicas?
..
..
Solucin A
al 1%
de sacarosa
Solucin B
al 7%
de sacarosa
B
A
)
6
5
Concentracin
de la solucin
de sacarosa
4
3
2
1
7
1 2 3 4 5 6
tiempo en minutos
7
Solucin A
Solucin B
(gr/L)
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ACTIVIDAD 2
La imagen muestra el resultado que se obtuvo al colocar, en soluciones de diferente concentracin (A, B y C), a tres glbulos rojos.
Al respecto, conteste
a) Cul solucin es hipotnica en relacin con la solucin del glbulo rojo? ..
Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?.......
b) Cul solucin es isotnica en relacin con la del glbulo rojo?
Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?.................
c) Cul solucin es hipertnica en relacin con la del glbulo rojo?......................................
Qu cambios se observan y observarn en el glbulo rojo?........................................
Seale los cambios que presenta una clula de lechuga en una
Solucin isotnica...
Solucin hipotnica...
Solucin hipertnica..
A B C
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Transporte mediado por protenas
Protenas de canal
Son estructuras proteicas que forman un conducto en la membrana a travs del cual se
desplazan iones a favor del gradiente electroqumico. Este proceso ocurre sin gasto de
energa (transporte pasivo).
Los canales pueden estar siempre abiertos o pueden ser regulados por distintos tipos de estmulos,
son altamente especficos y no se saturan (Figura 7).
Figura 7. Funcionamiento de una protena de canal.
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Protenas de transporte
Estas protenas permiten la difusin facilitada y el transporte activo. Adems, poseen uno o
ms sitios de unin especficos para las sustancias que transportarn, se saturan y pueden
ser bloqueadas.
Difusin facilitada
Es una forma de transporte pasivo (sin gasto de energa) en la cual el soluto es captado y
trasladado por una protena transportadora o carrier a favor del gradiente qumico, fsico o
elctrico, experimentando en el proceso un cambio en su conformacin (Figura 8).
Figura 8. Difusin facilitada de la glucosa .Se muestra en tres momentos la accin de una protena carrier o transportadora destacando su cambio conformacional.
Transporte activo
Se realiza en contra el gradiente de concentracin, qumico o elctrico y por ello deben
utilizar alguna fuente de energa. Se distinguen dos tipos de transporte activo: primario y
secundario
Transporte activo primario
Las clulas animales mantienen concentraciones de Na+ y K+ intracelulares que difieren mucho de
las concentraciones extracelulares (Tabla 2). Es por ello que la bomba de Na+/K+ ATPasa adquiere
una vital importancia ya que mantiene estas concentraciones de ambos iones tanto en el LIC
(lquido intracelular) como en el LEC (lquido extracelular). El transporte que realiza esta bomba
corresponde a un transporte activo primario, el cual se realiza directamente acoplado al gasto
energtico.
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Tabla 2. Concentraciones intracelulares y extracelulares de Na+ y K.+
La bomba de Na+/K+ ATPasa acopla el transporte de Na+ hacia el exterior con el transporte de K+
hacia el interior (antiporte) ambos en contra de su gradiente de concentracin. El proceso se
realiza con consumo de ATP (Figura 9). Esta actividad mantiene el potencial de membrana y hace
posible que funcionen procesos de transporte activo secundario.
Figura 9. Transporte activo primario. Un ejemplo corresponde al funcionamiento de la bomba Na+/K+ ATPasa.
Medio intracelular Medio extracelular
Na+ 10 mmol/L 150 mmol/L
K+ 140 mmol/L 4 mmol/L
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Transporte activo secundario
Muchas molculas son transportadas en contra del gradiente, aprovechando una situacin creada
por un transporte activo primario (Figura 10).
El gradiente de concentracin de Na+ establecido por transporte activo primario constituye la
fuerza motriz para el transporte activo secundario de la glucosa. El movimiento de glucosa a travs
de la membrana en contra de su gradiente de concentracin est acoplado por una protena de
cotransporte al movimiento de Na+ hacia adentro de la clula.
Figura 10. Dos tipos de transportadores de glucosa permiten que las clulas epiteliales intestinales transfieran glucosa a travs de la mucosa intestinal. La glucosa se transporta activamente hacia el interior de las clulas mediante simportadores de glucosa impulsados por Na+ localizados en la superficie apical y egresa de la clula a favor de su gradiente de concentracin mediante la accin de uniportadores de glucosa pasivos localizados en las superficies basal y lateral. Ambos tipos de transportadores de glucosa estn separados en la membrana plasmtica por uniones estrechas.
Concentracin de glucosa
elevada
Reducida
Reducida
Simportador
de glucosa
impulsado
por el Na+
Dominio
lateral
Protena
transportadora
mediadora
del transporte
pasivo de glucosa
Dominio basal
Luz intestinal
Microvellosidad
en el dominio apical
Unin
estrecha
Epitelio
intestinal
Lquido
extracelular
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Existe una clasificacin respecto de los tipos de transporte segn sea la cantidad y la
direccionalidad de las molculas que se van a transportar. Puede ser un mecanismo
de transporte uniporte si transporta una sola molcula a favor de gradiente o puede
tratarse de cotransporte cuando dos molculas distintas son transportadas y una de
ellas aprovecha el gradiente de concentracin de la otra. Si las dos viajan en un
mismo sentido tenemos un cotransporte simporte y si lo hacen en sentido
contrario antiporte.
Intercambio a travs de vesculas
En la endocitosis pequeas porciones de membrana plasmtica se invaginan para englobar e
introducir en vesculas sustancias slidas (fagocitosis) o fluidas (pinocitosis).
En cambio en la exocitosis, las sustancias son descargadas o liberadas fuera de la clula (Figura 11).
Figura 11. Las clulas pueden realizar los procesos de endocitosis y exocitosis.
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Endocitosis mediada por receptor. Se trata de sustancias que primero deben acoplarse a
molculas receptoras especficas, los receptores se encuentran agrupados en la membrana y estn
unidos en la parte citoslica con protenas clatrinas, o se agrupan despus de haberse unido a las
molculas que sern transportadas (Figura 12).
Figura 12. Captura de molculas especficas por endocitosis.
1. Muestra los receptores especficos con las molculas capturadas. Los receptores estn unidos
en la parte citoslica a protenas llamadas clatrinas.
2. Se produce la invaginacin de la membrana plasmtica y se empieza a formar la vescula.
3. La vescula se desprende.
4. La vescula endoctica pierde su revestimiento de clatrina y su contenido ser aprovechado por
la clula.
Medio exterior
Citosol
Molculas de
clatrina Protena
receptora
especfica
Membrana
plasmtica
Molculas
capturadas
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ACTIVIDAD 3
En la figura se muestran tres tipos de transporte de sustancias a travs de la membrana,
indicados con los nmeros 1,2 y 3.
Indique a qu tipo de transporte corresponde el nmero
1..
2..
3..
Frente a cada sustancia coloque el nmero del tipo de transporte que utiliza.
Glicerol
Etanol
Progesterona
Aminocidos
Oxgeno
Dixido de Carbono
Ion Sodio
Ion Potasio
Urea
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ACTIVIDAD 4 TRMINOS CRUZADOS: Establezca la correspondencia
___ a) difusin 1) transporte pasivo por medio del cual un soluto se une a un
___ b) smosis transportador especfico en un lado de la membrana y se
___ c) difusin facilitada libera en el otro lado.
___ d) transporte activo 2) movimiento de materiales hacia fuera de la clula por la
primario fusin de vesculas secretoras con la membrana plasmtica.
___ e) transporte activo 3) mezcla al azar de las partculas presentes en una solucin
secundario por la energa cintica de las mismas partculas; las sustancias
___ f) transporte vesicular se mueven desde los lugares de alta concentracin hacia
___ g) fagocitosis los lugares de baja concentracin hasta que se alcanza un.
___ h) pinocitosis equilibrio
___ i) exocitosis 4) transporte de sustancias hacia adentro o hacia fuera de la
___ j) endocitosis mediada clula por sacos membranosos pequeos, esfricos,
por receptores formados a partir de la membrana ya existente.
___ k) dilisis 5) utiliza energa derivada de la hidrlisis del ATP para cambiar
la forma de una protena transportadora, que "bombea" una
sustancia a travs de la membrana celular en contra de su
gradiente de concentracin.
6) tipo de endocitosis que consiste en la captacin no selectiva
de pequeas gotas de lquido extracelular.
7) tipo de endocitosis en la que se captan grandes partculas
slidas.
8) movimiento de agua desde un rea de menor concentracin
hacia una de mayor concentracin a travs de una membrana
selectivamente permeable.
9)
proceso en que sustancias se acoplan a receptores
especficos de membrana, que estn unidos en la parte
citoslica con protenas clatrinas.
10) utiliza indirectamente la energa obtenida a partir de la
hidrlisis del ATP; involucra simportadores y antiportadores.
11) difusin de soluto a favor del gradiente a travs de una
membrana semipermeable
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5. ADHESIN CELULAR
Pensemos en la piel de un brazo qu factor mantiene las clulas juntas y separa la piel de los
huesos que est por debajo?
Para responder esta pregunta es necesario estudiar la adhesin celular lo cual involucra protenas
de reconocimiento. En un organismo multicelular complejo, las protenas de reconocimiento de
una clula a otra permiten que tipos especficos de clulas se adhieran entre s. Con frecuencia,
ambas clulas aportan material a estructuras de membrana adicional que consolidan su relacin. Estas estructuras especializadas se llaman uniones celulares, son muy evidentes en
microfotografas electrnicas del tejido epitelial constituido por capas de clulas que revisten las
cavidades o cubren la superficie corporal, se revisarn tres tipos: uniones estrechas, desmosomas
y uniones hendiduras.
Figura 12. En una clula de la vellosidad intestinal se presentan las uniones celulares.
Las uniones estrechas impiden el
desplazamiento de lquido a travs de una
capa de clulas
Uniones estrechas
Desmosomas
Uniones de
hendidura
Filamentos
intermedios
Espacio
intercelular
Membranas
plasmticas de
clulas adyacentes
Matriz
extracelular Unin de hendidura
Unin estrecha
0.5 m
1 m
0.1 m
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UNIONES ESTRECHAS
En las uniones estrechas las membranas de las clulas adyacentes estn estrechamente
presionadas una contra la otra, mantenidas juntas mediante protenas especficas. Al formar un
cierre continuo alrededor de la clula, las uniones estrechas impiden la salida del lquido
extracelular a travs de una capa de clulas epiteliales.
DESMOSOMAS
Los desmosomas (tambin llamados uniones de anclaje) funcionan como remaches, que
aseguran a las clulas juntas dentro de fuertes vainas. Los filamentos intermedios constituidos por
robustas protenas de queratina anclan los desmosomas en el citoplasma.
UNIONES EN HENDIDURA
Las uniones en hendidura (tambin denominadas uniones comunicantes) forman canales
citoplasmticos entre clulas adyacentes. Las uniones en hendidura estn constituidas por
protenas de membrana especiales que rodean un poro, a travs del cual pueden pasar iones,
hidratos de carbono, aminocidos y otras molculas pequeas. Las uniones en hendidura son
necesarias para la comunicacin entre las clulas en diferentes tipos de tejidos, entre ellos el
msculo cardaco y el embrin animal.
UNIONES CLULA MATRIZ
La mayora de las clulas animales se encuentran inmersas en una matriz extracelular de
composicin proteica, en donde son muy abundantes distintos tipos de fibras de colgeno. Las
clulas animales poseen protenas transmembranas llamadas integrinas que se adhieren a la
matriz extracelular y al citoesqueleto en el lado intracelular.
Figura 13. Uniones clula matriz.
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GLOSARIO
Glucoclix: Estructura superficial de la membrana citoplasmtica, constituida por oligosacridos
unidos a protenas o lpidos de la membrana. Tiene funciones antignica y de reconocimiento
celular.
Mosaico fluido: Descripcin de la estructura de una membrana la que se representa como un
mosaico de varias molculas de protenas inmersas en una capa lquida formadas de molculas
fosfolipdicas.
Osmorregulacin: Control de la ganancia y prdida de agua y solutos disueltos en un
organismo.
Protenas intrnsecas: Protenas asociadas a la membrana unidas a los componentes lipdicos y
que atraviesan la matriz lipdica de la membrana.
Protenas perifricas: Protenas libres de la membrana, localizadas en las zonas perifricas
interna y externa de la matriz lipdica de la membrana.
Pseudpodos: (Falsos pies) Prolongaciones citoplasmticas gruesas hacia el exterior, que
adquieren consistencia de gel, deformando as la membrana para capturar partculas (fagocitosis)
o desplazarse (movimiento ameboideo).
Transduccin: En biologa celular, una serie de cambios moleculares que convierten una seal en
la superficie de una clula blanco en una respuesta especfica dentro de la clula.
Transporte activo: Mecanismo que consume energa (ATP) y que se realiza con la participacin
de transportadores y/o receptores de membrana en contra de un gradiente de concentracin
(qumico, fsico o elctrico).
Revisin de preguntas oficiales PSU DEMRE con referencia curricular y
comentario 1. Ciertas clulas en cultivo, cuya membrana
plasmtica es impermeable a iones, fueron
colocadas en soluciones acuosas (O, P y Q) que
contienen distintas concentraciones de NaCl (sal
comn). Durante 1 hora se registraron los efectos
de estos medios sobre el volumen celular y los
resultados se muestran en el siguiente grfico
De acuerdo a lo mostrado en el grfico es
CORRECTO afirmar que
I) El cambio observado en O y Q se explica principalmente por difusin del
solvente a travs de la membrana (osmosis).
II) El efecto que produce la solucin P, se explica porque el medio extra e
intracelular presentan la misma concentracin de soluto y solvente.
III) El efecto que produce la solucin Q, se explica porque esta solucin presenta
una menor concentracin de solutos que el medio intracelular.
A) Solo I.
B) Solo II.
C) Solo III.
D) Solo I y II.
E) I, II y III.
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FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR
Mdulo Comn
Contenido: Transporte de sustancias a travs de las membranas biolgicas.
Eje temtico: Organizacin, Estructura celular
Curso: 1 Ao Medio.
Clave: D
Habilidad intelectual medida: Anlisis, Sntesis y Evaluacin.
Dificultad: Alta, fue contestada correctamente por el 15% de los postulantes, present una
omisin del 48%.
COMENTARIO:
Esta pregunta result de alta complejidad para los postulantes, a pesar de que el contenido est
bien tratado en los libros de enseanza media. Una explicacin plausible a este hecho es que, al
dominio que debe tener el postulante del concepto de osmosis, se agrega la dificultad de tener
que saber interpretar datos a partir de un grfico. Esta habilidad es clave a la hora de cursar una
carrera relacionada al rea cientfica, razn por la cul es importante su evaluacin. Para
responderla correctamente, el postulante debe analizar la situacin planteada en el enunciado y
los resultados referidos a cambios en el volumen celular, expresados en el grfico. En conjunto,
stos dan cuenta del paso de agua, a favor de su gradiente de concentracin, a travs de la
membrana celular. Este proceso conocido como OSMOSIS ocurre por difusin y por lo tanto se
lleva a cabo sin gasto de energa para la clula. Si bien es cierto que esta pregunta es de
construccin compleja, es representativa del nivel mximo de dificultad al que se pueden
enfrentar los postulantes en la prueba. La pregunta es interesante de analizar, ya que su
estructura permite, en un concepto adecuado de evaluacin graduada, determinar en los
postulantes el uso slo de la lgica y/o el dominio de habilidades y contenidos necesarios para
abordar la pregunta. Por ejemplo, para establecer que la aseveracin I es correcta, slo se
requiere analizar lgicamente el enunciado y suponer que el comportamiento no lineal de las
curvas obtenidas con las soluciones O y Q, se refieren a cambios en el volumen celular. De la
misma forma puede ser abordada la aseveracin II, sin embargo, para dilucidar si la aseveracin
III es correcta o falsa, se requiere un dominio acabado del concepto de Osmosis y adems se
requiere interpretar correctamente el grfico presentado.
De acuerdo a esto, y dependiendo de la alternativa que el postulante elija, se puede evaluar
acertadamente las competencias que este posee al momento de abordar la pregunta.
Respecto de las aseveraciones como tal, slo la III es falsa, ya que en el grfico se observa una
disminucin del volumen en el tiempo, efecto caracterstico relacionado a la salida de agua desde
la clula. Esto ocurre cuando la clula animal es colocada en un medio hipertnico, es decir, un
medio que presenta una mayor concentracin de solutos que el medio intracelular.
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2. Un investigador observa que una sustancia X ingresa con un flujo constante desde el medio
extracelular hacia el interior de la clula. Cul(es) de los siguientes experimentos debe llevar
a cabo este investigador para dilucidar inequvocamente el tipo de transporte (activo o
pasivo) que media en el ingreso de la sustancia X?
I) Inhibir la produccin de energa metablica (ATP) de la clula.
II) Inyectar la sustancia X en la clula, hasta equilibrar su concentracin con el
medio extracelular.
III) Aumentar la concentracin de la sustancia X en el medio intracelular.
A) Slo I.
B) Slo II.
C) Slo III.
D) Slo I y II.
E) I, II y III.
FICHA DE REFERENCIA CURRICULAR
Mdulo Comn
Contenido: La clula como unidad funcional.
Eje temtico: Organizacin, estructura y actividad celular.
Curso: 1 Ao Medio.
Clave: D.
Habilidad cognitivas: Anlisis, sntesis y evaluacin.
Dificultad: Alta.
COMENTARIO:
Este tipo de preguntas, que enfrenta a los estudiantes a la situacin de proponer soluciones
experimentales para resolver un problema, resulta en general de bastante complejidad. En este
caso, ms del 50% omiti la pregunta. Para responder correctamente, primero hay que recordar
que la diferencia fundamental entre transporte activo y pasivo es que slo el primero requiere
energa en la forma de ATP. La alternativa A tuvo el mismo porcentaje de respuestas que la
opcin correcta, de tal manera que es claro que un nmero importante de estudiantes sabe que el
transporte activo requiere del suministro de ATP, y que un buen experimento para apoyar o
descartar esta opcin es inhibir la sntesis de ATP. Si el transporte de X es de tipo pasivo, no se
ver afectado por ausencia de ATP, porque no lo requiere. En segundo lugar, se debe saber que
en el transporte de tipo pasivo las molculas se mueven a favor de una gradiente de
concentracin. Por lo tanto, si se inyecta el compuesto X en la clula hasta equilibrar su
concentracin con el medio extracelular, ello tendr como consecuencia que el compuesto X
tendr la misma concentracin dentro y fuera de la clula, de tal modo que no existe una
gradiente de concentracin.
Por ende, si el transporte de X fuera pasivo, no ocurrir en estas condiciones. Estos dos
experimentos claves permiten fcilmente diferenciar entre transporte activo y pasivo.
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