Mecanismos de transporte

Membrana BiológicaMecanismos de transporte

ÁREA CIENCIAS NATURALES

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Introducción

Este tutorial te ayudará a dominar los conceptos básicos sobre la membrana biológica. Reconocerás cuál es la composición de la membrana biológica y el rol de cada uno de sus componentes. Además, conocerás cómo las sustancias pueden atravesar la membrana biológica usando diferentes mecanismos de transporte. Algunas de las secciones están acompañadas de demostraciones interactivas que te ayudarán a entender mejor los conceptos presentados.

Objetivo General

Conocer la estructura, la función y los mecanismos de transporte en la membrana

biológica.

Menú

Difusión

Tráfico

en la membrana

Mecanismos de transporte

Pulse para escoger el tema deseado

Membrana biológica

Permeabilidad Selectividad Mosaico Fluido Regular Aislar Difusión Concentración

GLOSARIO Plasmólisis Desplasmólisis Hipertónico Isotónico Hipotónico Soluto Solvente

Difusión

Señalar los factores que permiten al agua y los solutos moverse a través de la membrana.

ObjetivoObjetivo

CONCEPTOS DE INTRODUCCIÓN

LA CONCENTRACIÓN Es una medida del número de

Moléculas de una sustancia Contenidas en un volumen

determinado de un fluido

GRADIENTE es la diferencia de concentración

Entre el medio intra y extra celular

SOLUCIÓN es una mezcla de dos o más componentes,

perfectamente homogénea que se compone de un soluto

y un solvente

DIFUSIÓN La difusión es el movimiento de moléculas de regiones de alta

concentración a regiones de baja concentración.

Difusión

Un gradiente es la diferencia en las propiedades físicas entre dos regiones cercanas. Estas pueden ser temperatura, presión, carga eléctrica (iones) o

concentración.

Las sustancias se mueven de un lugar a otro por el GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN.

En biología las células están a una presión y temperatura constante, por lo que se toma en consideración solo la

concentración y la carga eléctrica.

Difusión

En los gradientes las partículas se mueven de el área de mayor concentración a menor concentración hasta que el

movimiento neto de partículas sea cero (equilibrio).

Las partículas siempre están en movimiento. A esto se le conoce como el MOVIMIENTO BROWNIANO. Este

movimiento no se puede ver a simple vista.

Un gradiente puede ir de menor a mayor concentración solo si se utiliza energía.

Difusión

La difusión es el movimiento de moléculas de regiones de alta concentración a regiones de baja concentración. Este movimiento continúa

hasta que el movimiento neto de moléculas sea cero (Equilibrio).

La difusión ocurre debido al gradiente de concentración.

Para representar la difusión experimentalmente se usan soluciones, las cuales contienen un solvente

y un soluto.

Si desea ver un ejemplo de difusión pulse en el siguiente enlace:

Ejemplo de difusión

Ejemplo de difusión

Vamos a añadir una gota de colorante (soluto) en un vaso con agua (solvente).

Tanto las moléculas de colorante como las moléculas de agua se moverán de áreas de mayor concentración a áreas de

menor concentración hasta que el equilibrio sea alcanzado.

QUIZ DE BIOLOGÍA 7°

PREGUNTA 1¿A la medida del número de moléculas de una sustancia contenidas en un volumen determinado de un fluido, se le llama?

PREGUNTA 2¿La sustancia que se disuelve en un fluido, se llama?

Difusión

Algunos factores que afectan la difusión son:

Mientras mayor sea el gradiente de concentración más rápida será la difusión.

temperatura

presión

corrientes eléctricas

tamaño de la molécula.

Difusión

La difusión en la membrana biológica es limitada, solo moléculas pequeñas y sin carga pueden cruzar la membrana biológica por difusión.

Por ejemplo el agua, bióxido de carbono (CO2), oxigeno (O2), y alcoholes pueden cruzar la doble capa de fosfolípidos que compone la membrana.

Los iones y moléculas polares (Hidrofílicas) como los aminoácidos y las azucares pueden cruzar la membrana lentamente. Este movimiento es más eficiente si estas

moléculas utilizan las proteínas portadoras de la membrana.

Membrana biológica

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Mecanismo de transporte

Diferenciar los mecanismos de transporte de sustancias a través de la membrana biológica.

ObjetivoObjetivo


Pulse en el mecanismo de transporte que le gustaría estudiar.

Transporte Pasivo Transporte Activo

Las sustancias se pueden mover a través de la membrana biológica por medio de dos tipos de transporte: trasporte pasivo y transporte activo


TRANSPORTE PASIVO

Transporte Pasivo

Transporte pasivo - las sustancias se mueven a través de la membrana biológica a favor de un gradiente de concentración.

Este proceso no requiere energía y son los fosfolípidos y proteínas de la membrana las que regulan que moléculas pueden cruzar.

Este movimiento puede ocurrir en ambas direcciones de la membrana.


El transporte pasivo puede ser dividido en tres tipos principales:

Transporte Pasivo

1. difusión simple

2. difusión facilitada

3. osmosis

Pulse en el tipo de transporte pasivo que desea aprender

Transporte Pasivo


1. DIFUSIÓN SIMPLE

Ya que conoces el modelo del fluido mosaico sabes que la membrana es semipermeable y esto permite que algunas moléculas puedan cruzar la membrana con mayor facilidad que otras.

Por ejemplo el agua y los gases disueltos como el oxígeno y el bióxido de carbono (O2 y CO2) pueden cruzar la membrana biológica porque son moléculas pequeñas y pueden atravesar la doble capa de fosfolípidos.

Otras moléculas que cruzan con facilidad la membrana biológica son aquellas solubles en lípidos como el alcohol etílico, algunas vitaminas (A, D y E) y hormonas esteroideas.

Transporte Pasivo


La rapidez de la difusión simple es función del gradiente de concentración, tamaño de la molécula, temperatura y la facilidad

con la que se disuelve en lípidos.

O2 CO2

O2 CO2

Pulse en los símbolos de O2 y CO2 en el dibujo para una demostración de cómo estas moléculas cruzan la

membrana biológica por difusión simple.

Transporte Pasivo


Conteste si la siguiente aseveración en cierta o falsa.

Transporte Pasivo

Una molécula hidrofílica pequeña puede cruzar la membrana biológica con mayor facilidad que una molécula hidrofóbica pequeña.

cierto falso

Las colas de los fosfolípidos son hidrofóbicas

Correcto, una molécula hidrofóbica cruzará la membrana con mayor facilidad porque el interior de la membrana biológica es hidrofóbico (colas de los fosfolípidos).

Lo siento, la respuesta correcta es falso. Recuerda que el interior de la membrana es hidrofóbico y por esta razón una molécula hidrofóbica pequeña cruzará la membrana con mayor facilidad que una hidrofílica.


Como ya sabes no todas las moléculas biológicas pueden cruzar la membrana. Para ayudar a transportar la mayoría de las

moléculas solubles e iones a través de la membrana existen proteínas transportadoras de canal o portadoras.

2. DIFUSIÓN FACILITADA

Canales – son poros que atraviesan la membrana, la mayoría de ellos son hifrofílicos en el interior.

canales portadoras

Portadoras – contienen sitios activos. Proteínas pequeñas, aminoácidos y azucares se enlazan al sitio activo, lo que ocasiona un cambio en la conformación de la proteína que permite a las moléculas cruzar la membrana.

Transporte Pasivo


Las moléculas pueden cruzar la membrana en ambas direcciones. La dirección depende del gradiente de concentración, o sea las moléculas se mueven de un área de mayor concentración a un área de menor concentración.

Pulse en las siguientes palabras para una demostración de la difusión facilitada.

Canales Portadoras

1. La molécula se enlaza a la proteína transportadora

2. Esto ocasiona un cambio en conformación de la proteína transportadora

3. La molécula es liberada al otro lado de la membrana.

Las moléculas cruzan la membrana utilizando la proteína de canal.

Transporte Pasivo

QUIZ DE BIOLOGÍA 7°

PREGUNTA 1. Responda falso o verdadero¿La rapidez de la difusión simple depende del gradiente de concentración?

PREGUNTA 2. Responda falso o verdadero¿La diferencia fundamental entre la difusión simple y la facilitada, es que en la última las moléculas necesitan de transportadores para poder entrar o salir de la célula?


Osmosis es la difusión de agua a través de la membrana biológica.

3. OSMOSIS

La dirección en la cual se mueve el agua en la membrana biológica depende del gradiente de concentración. Esto significa que el agua se moverá de donde hay mayor concentración de agua hacia donde hay menor concentración hasta que el movimiento neto de agua sea cero.

Las proteínas de canal en la membrana biológica que solo permiten el paso de agua se llaman ACUAPORINAS.

Transporte Pasivo


Osmosis es la difusión de agua a través de la membrana biológica.

3. Osmosis

El agua pura tiene la mayor cantidad de moléculas de agua posible.

El agua es el solvente universal, la mayoría de las sustancias se disuelven en agua.

Transporte Pasivo

Vamos a hacer un ejercicio de osmosis para repasar los conceptos.

Usted tiene en un recipiente dos soluciones de azúcar separadas por una membrana permeable al agua. Al lado izquierdo de la membrana la solución contiene 20% de azúcar, mientras la solución de la derecha contiene un 40% de azúcar. Vea dibujo.

Transporte PasivoMecanismo de transporte

20% azúcar 40% azúcarMembrana

semipermeable

azúcaragua

¿En que dirección se moverá el agua ?

Correcto, el agua se moverá hacia la derecha hasta que el movimiento neto de agua sea cero (alcance el equilibrio). Ambas soluciones tendrán un 30% de azúcar.

Lo siento, la respuesta correcta es hacia la derecha. Esto se debe a que el agua se moverá de donde hay mayor concentración de agua hacia donde hay menor hasta que el movimiento neto de agua sea cero.

izquierda derecha


Isotónica, iso (igual) tónica (tonicidad), si ambas soluciones tienen la misma concentración de soluto.

Transporte Pasivo

Las soluciones pueden tener diferentes concentraciones de soluto. La tonicidad se usa para comparar las concentraciones de soluto de dos soluciones separadas por una membrana selectivamente permeable al agua. Se dice que una solución es:

Hipertónica, hiper (exceso), es la solución con mayor concentración de soluto entre dos soluciones. La solución de la izquierda es hipertónica con respecto a la solución de la derecha

Hipotónica, hipo (menos de), es la solución con menor concentración de soluto entre dos soluciones. La solución de la derecha es hipotónica con respecto a la solución de la izquierda.

25% soluto

25% soluto

75% soluto

25% soluto

75% soluto

25% soluto

Mecanismo de transporteTransporte Pasivo

Vamos a hacer unos ejercicios de completar las oraciones para distinguir entre una solución isotónica,

hipertónica e hipotónica.

Una bolsa permeable al agua que contiene una solución de azúcar al 20% es sumergida en un recipiente con una solución de 30% de azúcar. La solución en la bolsa es _________ con respecto a la solución en el recipiente.

30%

20%

hipotónica hipertónicaisotónica

Lo siento, la contestación correcta es hipotónica porque la concentración de azúcar en la bolsa es menor que la concentración de azúcar en el recipiente

Correcto, la solución en la bolsa es hipotónica con respecto a la solución en el recipiente porque la concentración de azúcar es menor.


30%

20%

Ya que sabes que la solución en la bolsa es hipotónica con respecto a la solución del recipiente, esperas tú que por osmosis el agua:

Entre a la bolsa

Salga de la bolsa

Movimiento neto sea cero

Transporte Pasivo

Correcto, hay mayor concentración de agua dentro de la bolsa que en el recipiente. Debido al gradiente de concentración el agua saldrá de la bolsa hacia el recipiente.

Lo siento, el agua saldrá de la bolsa porque hay mayor concentración de agua dentro de la bolsa que en el recipiente.



30%

30%


Lo siento, la contestación correcta es isotónica porque la concentración de azúcar en la bolsa y en el recipiente es la misma.

Correcto, la solución en la bolsa es isotónica con respecto a la solución en el recipiente porque la concentración de azúcar es igual en ambos.

Transporte Pasivo


30%

30%

Ya que sabes que la solución en la bolsa es isotónica con respecto a la solución del recipiente, esperas tú que por osmosis el agua:

Entre a la bolsa

Salga de la bolsa


Correcto, la concentración de agua dentro de la bolsa y en el recipiente es la misma. No hay un gradiente de concentración por lo tanto el movimiento neto de agua es cero.

Lo siento, el movimiento neto de agua es cero porque la concentración de agua en la bolsa y en el recipiente es la misma.

Transporte Pasivo



60%

40%


Lo siento, la contestación correcta es hipotónica porque la concentración de azúcar en la bolsa es menor que la concentración de azúcar en el recipiente

Correcto, la solución en la bolsa es hipotónica con respecto a la solución en el recipiente porque la concentración de azúcar es menor.


60%

40%

Ya que sabes que la solución en la bolsa es hipotónica con respecto a la solución del recipiente, esperas tú que por osmosis el agua:

Entre a la bolsa

Salga de la bolsa


Transporte Pasivo

Correcto, hay mayor concentración de agua dentro de la bolsa que en el recipiente. Debido al gradiente de concentración el agua saldrá de la bolsa hacia el recipiente.

Lo siento, el agua saldrá de la bolsa porque hay mayor concentración de agua dentro de la bolsa que en el recipiente.



40%

60%


Lo siento, la contestación correcta es hipertónica porque la concentración de azúcar en la bolsa es mayor que la concentración de azúcar en el recipiente

Correcto, la solución en la bolsa es hipertónica con respecto a la solución en el recipiente porque la concentración de azúcar es mayor.


40%

60%

Ya que sabes que la solución en la bolsa es hipertónica con respecto a la solución del recipiente, esperas tú que por osmosis el agua:

Entre a la bolsa

Salga de la bolsa


Transporte Pasivo

Correcto, hay mayor concentración de agua en el recipiente que en la bolsa. Debido al gradiente de concentración el agua entrará del recipiente a la bolsa.

Lo siento, el agua del recipiente entrará a la bolsa porque hay mayor concentración de agua en el recipiente que en la bolsa.


Antes de continuar con el módulo de tutoría debe dominar los conceptos de solución hipertónica, hipotónica e isotónica.

Si usted entiende que no los domina puede pulsar el botón de repasar para regresar a este tema.

Repasar Continuar

Transporte Pasivo


El citosol de la célula animal es isotónico con respecto a su ambiente extracelular.

Por ejemplo: Un glóbulo rojo es isotónico con respeto a su ambiente,

por lo tanto la cantidad de agua que entra y sale del glóbulo es la misma.

Osmosis y la célula animal

Transporte Pasivo


Si sumergimos un glóbulo rojo en una solución salina al 0.9%, la cuál es isotónica al citosol de los glóbulos rojos, no habrá ningún cambio en el glóbulo rojo porque la cantidad de sustancias que entran es la misma de la que sale.

Transporte Pasivo

0.9% 0.9% 0.9%


Si sumergimos en glóbulo rojo en una solución hipertónica con respeto al citosol del glóbulo rojo (agua salina mayor de 0.9%), la célula comenzará a perder agua debido al gradiente de concentración. Esta perdida ocasiona que la célula se encoja y posteriormente se muera (crenación).

Transporte Pasivo

0.9%> 0.9% > 0.9%


Si sumergimos una célula en una solución hipotónica con respeto al citosol del glóbulo rojo (agua pura), la célula comenzará a ganar agua, hasta hincharse o reventar. A este proceso se le conoce como citolisis. Hemólisis si se refiere a glóbulos rojos.

Transporte Pasivo

0.9%< 0.9%< 0.9%


El citosol de la célula vegetal, a diferencia de la célula animal, es hipertónico con respecto a su ambiente. Estas células poseen una vacuola central que a su vez es hipertónica con respecto al citosol.

Por lo tanto, estas células sobreviven porque obtienen el agua del ambiente a través de osmosis.

Osmosis y la célula vegetal

Transporte Pasivo

Pared celular

Membrana celular

Vacuola central

núcleo

Si sumergimos una célula vegetal en una solución hipotónica entonces el agua entrará a la célula por el proceso de osmosis. El agua que entra llena la vacuola central ocasionando que esta

empuje la membrana celular contra la pared celular.


< 0.9% 0.9%

Es la pared celular de la célula vegetal la que no permite que la célula explote.

La presión que ejerce el agua dentro de la vacuola se conoce como presión de turgencia.

< 0.9% 0.9%



Por lo tanto, la membrana se aleja de la pared celular a medida que la vacuola pierde agua, el citoplasma se encoje y la célula se marchita.

0.9%< 0.9%

Si sumergimos una célula vegetal en una solución hipertónica, esta pierde la presión de turgencia debido a la perdida de agua.

Esta pérdida de agua progresiva se llama PLASMÓLISIS


0.9%< 0.9%

Si la célula nuevamente empieza a ganar agua, se llama

DESPLASMÓLISIS


El transporte activo se diferencia del pasivo porque este necesita energía para poder transportar moléculas a través de la membrana.

En este caso si existe un control direccional de movimiento ya sea hacia dentro o fuera de la célula.

La energía es necesaria porque el transporte ocurre en contra del gradiente de concentración.

Transporte Activo


Para poder transportar las moléculas se necesitan unas proteínas en la membrana que se suelen conocer con el nombre de bombas.

A través de ellas se pueden transportar moléculas como el calcio (Ca2+) y el sodio (Na). Por lo tanto son importantes porque mantienen las concentraciones necesarias de los nutrientes o iones que necesita la célula.

Transporte Activo

Mecanismo de transporteTransporte Activo

La proteína en la membrana biológica utilizada para el transporte activo contiene dos sitios activos.

1. Se enlaza la molécula que va a ser transportada. Puede enlazarse en el interior como el exterior de la

membrana2. Se enlaza una molécula portadora de energía (Ejemplo: ATP).

Se enlaza solo en el interior de la membrana el ATP.

proteína

Sitios activos

Mecanismo de transporteTransporte Activo

1. Se enlaza la molécula que va a ser transportada a su sitio activo en la proteína transportadora.

Pulse en las siguiente palabra para una demostración de cómo se transporta una molécula a través de la membrana utilizando transporte activo.

Transporte activo

2. Se enlaza la molécula de energía (ATP) a su sitio activo en la proteína transportadora.

3. El ATP cede energía a la proteína transportadora.

ATPADP4. La proteína sufre un cambio en

conformación que permite transportar la molécula a través de la membrana en contra del gradiente de concentración.

Membrana biológica

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Tráfico en la membrana

Distinguir las diferencias entre los procesos de transporte endocitosis y exocitosis.

ObjetivoObjetivo


La mayoría de las macromoléculas no pueden cruzar la membrana biológica utilizando el transporte pasivo o activo. Por lo tanto necesitan ser transportadas en vesículas.

Hay dos procesos principales que requieren de la formación de vesículas:

1. Endocitosis – transportar moléculas o partículas del exterior al interior de la célula.

2. Exocitosis – expulsión de moléculas o partículas del interior al exterior de la célula.


Las vesículas se forman a partir de la membrana biológica. La molécula es rodeada por una invaginación de la membrana biológica, que luego se desprende de la membrana para formar la vesícula.

Las vesículas son importantes porque no permiten que el cargo se mezcle con el citoplasma de la célula.

Ambos procesos requieren de energía para llevarse a cabo.


El proceso de endocitosis se puede clasificar en tres tipos:

1. Pinocitosis – es la acción de beber. La célula adquiere líquido extracelular o partículas pequeñas. Ejemplo: una gota.

2. Fagocitosis – es la acción de comer. Puede capturar partículas grandes incluyendo organismos enteros. Ejemplo: Amiba y las células blancas.

Durante la endocitosis se invagina la membrana biológica para obtener una partícula del exterior, se forma una vesícula intracelular que luego libera la partícula.

Endocitosis

Endocitosis


El proceso de endocitosis se puede clasificar en tres tipos:

3. Endocitosis mediada por receptores – ocurre cuando moléculas o partículas específicas se enlazan a los receptores de la membrana. La partícula transportada por la vesícula es llevada al lisosoma y luego esta vesícula se funde con la membrana.

Endocitosis

Endocitosis


Durante la exocitosis las vesículas intracelulares se fusionan con la membrana y las partículas en su interior son liberadas al exterior de la célula. Se pueden liberar desechos de digestión, hormonas y otras

partículas.

La membrana de la vesícula se incorpora a la membrana plasmática por lo que permite que la membrana crezca. La vesícula se funde con la membrana solo cuando la señal adecuada ha sido recibida.

Por lo general estas vesículas son producidas en el Aparato de Golgi.

Exocitosis

Exocitosis

Intracelular

Extracelular

Pulse en las siguientes palabras para una demostración de endocitosis o exocitosis.

Endocitosis Exocitosis

1. Una macromolécula sintetizada o modificada en el aparato de Golgi es transportada intracelularmente en una vesícula.

Aparato de Golgi

2. La vesícula se funde con la membrana biológica

3. La macromolécula es liberada al ambiente extracelular

1. Una macromolécula extracelular se aproxima a la membrana biológica.

2. La membrana biológica se invagina y rodea la macromolécula3. La macromolécula es transportada intracelularmente en una vesícula la cual se funde con un organelo membranoso (ej. lisosoma).


Membrana biológica

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Despedida

Llegamos al final de este tutorial. Fue un placer

haberles presentado los diferentes componentes de

la membrana biológica y como ocurre el transporte

de partículas y moléculas a través de la membrana.

Le agradezco el haber utilizado este tutorial.

Gracias.

Agradecimientos

Mecanismos de transporte

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