INTERACCIÓN CÉLULA-AMBIENTE

2ª unidad

MEMBRANA Y TRANSPORTE CELULAR

Membranas biológicas

Orgánulos y otras estructuras formadas por membranas unitarias

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1. Membrana plasmática 2. Retículo endoplasmático granular y liso3. Aparato de Golgi4. Lisosomas5. Peroxisomas6. Mitocondrias7. Plastos8. Vacuolas9. Envoltura nuclearMembranas unitarias:

1.Constituyen fronteras que permiten no sólo separar 2.Poner en comunicación diferentes compartimentos en el interior de la célula y a la propia célula con el exterior.

a) La estructura es muy parecida.b) Las diferencias se establecen más bien al nivel de la función particular tienen los

distintos orgánulos formados por membranas.

Este tipo de membranas se denomina, debido a esto, unidad de membrana o membrana unitaria. La membrana plasmática de la célula y la de los orgánulos

celulares está formada por membranas unitarias.

Composición

Proteínas

Lípidos

Glúcidos

Integrales

Perifericas

Fosfolipidos

Colesterol

Asociados a proteinasGlicoproteínas

Asociados a Lipidos Glucolipidos

Membranas biológicas

Membrana unitaria

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Membranas biológicas

Composición química

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Todas las membranas biológicas están constituidas básicamente por:

1.Lípidos: los fosfolípidos son los principales lípidos constituyentes de las membranas plasmáticas. Sin embargo, no son los únicos representantes de este grupo, puesto que la mayoría de las membranas plasmáticas poseen también colesterol.

2.Proteínas: representan su principal componente funcional, desempeñando un papel fundamental en la regulación y control de su permeabilidad. Entre las proteínas de membrana, podemos distinguir también polipéptidos que poseen función enzimática, receptores para diversas señales (como las hormonales), que producen la adhesión celular y proteínas con una variedad enorme de funciones. Las proteínas de membrana pueden clasificarse, utilizando como criterio el grado de asociación a esta, en “integrales” y “periféricas.

3.Hidratos de carbono: Los glúcidos de la membrana se presentan en forma de oligosacáridos o, con menor frecuencia, como monosacáridos. En todos los casos se encuentran unidos en forma covalente a lípidos, constituyendo glucolípidos, o a proteínas, constituyendo las famosas glucoproteínas. La ubicación de los glúcidos en las membranas plasmáticas se realiza, en forma casi exclusiva, en la capa superficial o externa de la bicapa fosfolipídica.

La relación existente entre los lípidos y las proteínas de membrana suele variar dependiendo del tipo celular estudiado.

Membranas biológicas

Funciones de la membrana plasmática

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1. INTERCAMBIOS. La membrana es, básicamente, una barrera selectiva (permeabilidad selectiva). Limita a la célula e impide el paso de sustancias. La membrana es un elemento activo que escoge lo que entrará o saldrá de la célula.

2. RECEPTORA. Algunas proteínas de la membrana plasmática van a tener esta función.

a)Al existir diferentes proteínas receptoras en la membrana celular y al tener las células diferentes receptores, la actividad de cada célula será diferente según sean las hormonas presentes en el medio celular.

3. RECONOCIMIENTO. Se debe a las glicoproteínas de la cara externa de la membrana.

a)Van a reconocer las células que son del propio organismo diferenciándolas de las extrañas a él por las glicoproteínas de la membrana. b)Estas sustancias constituyen un verdadero código de identidad.

Membranas biológicas.

A. TIPOS DE MEMBRANAS

En los medios orgánicos la difusión está dificultada la por la existencia de membranas.

En general, las membranas pueden ser:

1. Las membranas permeables permiten el paso del soluto y del disolvente

2. Las impermeables impiden el paso de ambos.3. Las semipermeables permiten pasar el disolvente pero impiden el

paso de determinados solutos. Esto último puede ser debido a diferentes causas

Membranas biológicas

Transporte de sustancias

EL TRANSPORTE CELULAR

El transporte celular

• Es el mecanismo mediante el cual entran a la célula los materiales que se necesitan mientras salen los materiales de desecho y las secreciones celulares. Puede ser:– Transporte activo: es el movimiento de

materiales a través de la membrana, usando energía.

– Transporte pasivo: es el movimiento de sustancias a través de la membrana celular que no requiere energía celular.

El transporte celular pasivo

• El transporte pasivo depende de la energía cinética de las partículas de la materia.

• Los átomos, los iones y las moléculas de todas las sustancias están en continuo movimiento.

• En los sólidos, las partículas vibran en un solo sitio.• Las partículas de los líquidos y los gases se mueven de un sitio

a otro al azar. Van en línea recta hasta que chocan con otras partículas y cambian de dirección.

VER

LA DIFUSIÓN• Es el movimiento de átomos, moléculas o iones de una región

de mayor concentración a una región de menor concentración.

• La difusión continúa hasta que las moléculas de azúcar estén distribuidas uniformemente en el agua.

• Una vez ocurra esto, la concentración no cambiará. Las moléculas se seguirán moviendo, pero la concentración se mantendrá constante (equilibrio dinámico).

¿QUÉ ES LA DIFUSIÓN?

La difusión• Un gradiente de

concentración es una medida de la diferencia en la concentración de una sustancia en dos regiones.

• La velocidad de difusión va a depender del tamaño del gradiente de concentración.

Mayor gradiente Mayor velocidadde concentración de difusión

La difusión simple• Sustancias como el O2

y el CO2, pasan a través de los poros de la membrana celular por difusión simple.

AquaporinasAquaporinas

DIFUSIÓN SIMPLE EN LA CÉLULA

AQUAPORINAS

Difusión simple de oxígeno

LA ÓSMOSIS (difusión del agua)

• Es el paso del agua por una membrana relativamente permeable, desde una región de mayor concentración a una región de menor concentración.

Ósmosis

Solución isotónica

La concentración de sustancias dentro de la célula es igual a la concentración de sustancias fuera de la célula. El plasma

sanguíneo es isotónico para los glóbulos rojos.

Solución hipertónica

• La concentración de sustancias disueltas en el agua que está fuera de la célula es mayor que en el agua que está dentro de la célula.– Una solución de sal

es hipertónica para los glóbulos rojos.

Solución hipotónica

La concentración de materiales disueltos en el agua fuera de la célula es menor que la concentración en la célula. Un glóbulo rojo en

agua destilada está en una solución hipotónica.

Soluciones isotónicas, hipertónicas e hipotónicas

Turgencia y Plasmólisis

• Turgencia es la presión del agua sobre la pared celular.– Ayuda a dar firmeza y rigidez a

los tallos y a las hojas.

• Plasmólisis es la contracción del contenido celular como resultado de la pérdida de agua.– Los tallos y las hojas se

marchitan.

Comportamiento de la célula animal y la vegetal:

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

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.

Difusión facilitada • Es la difusión de materiales a través de la membrana celular con la

ayuda de moléculas transportadoras (proteínas).– Las moléculas transportadoras permiten que moléculas

específicas, que se encuentran en un lado de la membrana, puedan pasar hasta el otro lado.

• La difusión facilitada comprende el movimiento de sustancias a favor de un gradiente de concentración.– Sin embargo, las sustancias se mueven más rápido que en la

difusión simple.

Difusión facilitada

EL TRANSPORTE ACTIVO• Es el proceso mediante el cual la célula usa energía para mover

átomos, iones y moléculas contra un gradiente de concentración.– Un ser humano en reposo usa de un 30 a un 40 % de su

energía para el transporte activo de materiales hacia las células.

Transporte activo

Transporte activo

• La glucosa, los aminoácidos y algunos iones (raíces) se mueven hacia las células por transporte activo.

• Algunas sustancias de desecho salen de algunas células de esta forma.

LA ENDOCITOSIS Y LA EXOCITOSIS

• La endocitosis es el proceso mediante el cual las células obtienen materiales grandes que no pueden pasar a través de la membrana celular. Hay 2 tipos:– Pinocitosis– Fagocitosis

Tranporte de moléculas de gran tamaño.

• Endocitosis: Es el proceso por el que la célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir.

Pinocitosis

• La célula adquiere partículas pequeñas o gotas de líquidos.

Fagocitosis

• Los materiales sólidos grandes entran a la célula. – Ocurre en amebas, glóbulos blancos, etc.

EXOCITOSIS

• Es la salida de moléculas grandes, o de grupos de moléculas, del interior de la célula.– Pueden ser

desechos o secreciones útiles llevadas a la membrana celular por el aparato de Golgi.

ESPECIALIZACIONES DE LAS SUPERFICIES CELULARES

1. Desmosomas

2. Uniones estrechas

3. Uniones en hendidura

4. Plasmodesmos

Desmosomas

• Mantienen unidas a células adyacentes. Las membranas se pegan mediante proteínas y carbohidratos. Filamentos proteicos unidos al interior de los desmosomas se extienden hacia el interior de cada célula y refuerzan la unión. - piel- intestinos- vejiga urinaria

Uniones estrechas

• Impiden las fugas en las células. Están formadas por fibras de proteína que sellan los espacios entre las células que revisten los tubos o bolsas del cuerpo animal.- vejiga urinaria.

Uniones en hendidura

• Son canales proteicos intercelulares que permiten la comunicación celular. Conectan directamente los interiores de células adyacentes.

- músculo cardiaco.

- glándulas.

- cerebro.

- embriones jóvenes.

Plasmodesmos

• Son aberturas en las paredes de células vegetales adyacentes, forradas con membrana plasmática y llenas de citoplasma. Crean puentes citoplasmáticos continuos entre los interiores de células adyacentes. Permiten el libre paso de agua, nutrimentos y hormonas.- células vegetales

MICROVELLOSIDADES

Las microvellosidades amplifican la superficie celular

• La mayor parte de las células que poseen superficies libres exhiben microvellosidades de diferentes tipos, las cuales permiten acrecentar la superficie disponible sin producir cambios apreciables del tamaño celular:– Chapa estriada

(enterocitos)– Ribete en cepillo (túbulo

proximal del riñón)– Estereocilios (epidídimo y

conducto deferente)

PARED CELULAR

• La pared celular es una estructura fuera de la membrana celular, que da forma y rigidez a la célula vegetal.– Se compone de celulosa y pectina.– Permite el paso del aire, del agua y de los materiales disueltos.– Las membranas de células vecinas pueden estar en contacto a través de aberturas

en la pared celular (paso de materiales).– Procariotas y hongos también tienen pared celular.