BC-06-13 Célula Eucarionte, Vegetal y Animal I.pdf

BIOLOGIA COMN BC-06

CLULA EUCARIONTE, VEGETAL Y ANIMAL I

PARED, MEMBRANA Y TRANSPORTE

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INTRODUCCIN

La clula se considera como la unidad estructural y funcional de los seres vivos, ello significa que

debe tener la capacidad de conseguir materia y energa para reparar, mantener, y construir cada

parte de ella, y adems, producir copias de s misma para perdurar en el tiempo (reproducirse),

esto implica que cada ser vivo debe ser una clula (organismo unicelular) o debe estar formado

por un conjunto organizado de ellas (organismo pluricelular).

Toda clula para poder cumplir con estas tareas debe tener al menos:

Lmite que determine un medio interno y asegure el perfecto funcionamiento celular. Este

lmite, tiene permeabilidad selectiva, es decir selecciona lo que entra o lo que sale de la clula,

para ello tiene una estructuracin relativamente compleja basada en la presencia de

fosfolpidos, carbohidratos y protenas.

Citoplasma, que en clulas ms especializadas y eficientes esta compartimentalizado, es

decir, que adems de contener en su interior agua, minerales y algunos compuestos

orgnicos, posea pequeas estructuras llamadas organelos que cumplen variadas funciones,

entre ellos: mitocondria, retculo endoplasmtico liso (REL), retculo endoplasmtico rugoso

(RER), aparato de Golgi, lisosoma, vacuola, entre otras.

Material gentico, que 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, mediante la

actividad de distintas enzimas.

1. PARED CELULAR

La pared celular se encuentra formando parte del lmite celular en organismos como Eubacterias o

simplemente Bacterias, Protistas, Fungi y Plantas. Su composicin vara en las distintas especies,

en los distintos tejidos de una misma especie y entre clulas.

En las clulas vegetales se encuentra una pared constituida principalmente por celulosa. Su alta

porosidad permite el paso de agua y solutos disueltos. La clula vegetal no pierde comunicacin

con clulas vecinas, gracias a la presencia de plasmodesmos (poros de 40 mm. de dimetro) que

comunican los citoplasmas de un tejido. En las clulas de los Hongos las paredes celulares estn

constituidas por quitina y en los protistas de celulosa reforzadas por sales de carbonato de

calcio y slice .En las bacterias est compuesta de peptidoglucano (mureina).

A pesar de la diversidad de las molculas constituyentes de las paredes celulares de Plantas,

Hongos, Protistas y Bacterias la funcin de la pared es la de otorgar: resistencia, proteccin y

a cada clula su forma tpica.

ACTIVIDAD

Por qu la presencia de pared celular no interrumpe la comunicacin entre las clulas

vegetales?

..

3

2. MEMBRANA PLASMTICA

La membrana plasmtica rodea a la clula, definiendo su extensin y manteniendo las

diferencias esenciales entre el contenido de la clula y su entorno. Aunque realicen diferentes

funciones, todas la membranas biolgicas tienen una estructura bsica comn: una finsima capa

de molculas lipdicas y proteicas. Las membranas celulares son estructuras dinmicas, 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. 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. Dibujo que muestra en tres dimensiones la membrana celular animal.

Principales componentes de la membrana celular

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.

Colesterol: Se encuentra presente en clulas animales, tiene por funcin proporcionar estabilidad mecnica adicional a la membrana y adems prevenir el congelamiento celular (Figura 2).

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. Por consiguiente, la cantidad y el tipo de protenas de una

membrana son muy variables y cumplen variadas funciones tales como: ser transportadoras, enzimas, receptores, estructurales, fijadoras del citoesqueleto,

formar parte de la matriz extracelular, etc. (Figura 3). De acuerdo a su ubicacin, se pueden clasificar en dos tipos: las que atraviesan la bicapa de lado a lado, protenas intrnsecas o integrales y las ubicadas en la superficie, protenas extrnsecas o perifricas.

Carbohidratos

Representados principalmente por oligosacridos, los que por su carcter polar estn limitados solamente a la superficie externa y normalmente asociados con lpidos (constituyendo los glicolpidos) o protenas (formando las glicoprotenas), las que en conjunto constituyen el glucoclix, estructura que participa del

reconocimiento celular en clulas animales (Figura 1).

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Figura 2. Molculas de colesterol intercaladas entre las cadenas hidrofbicas de los fosfolpidos de membrana.

Figura 3. Protenas de membrana y sus funciones.

Espacio

extracelular

Enzimas Receptoras Unin Transportadora

s

Citoplasma

x y

ACTIVIDAD

Seale las funciones de las siguientes molculas en la membrana

Protenas:

Colesterol

Cul es la estructura del glucoclix?

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Funciones de la Membrana Celular 1. Constituir el lmite fundamental de toda clula.

2. 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.

3. Conducir potenciales de accin electroqumicos (en clulas excitables, por ejemplo neurona).

4. Participar en interacciones directas con la membrana plasmtica de clulas vecinas, formando

uniones intercelulares.

5. Mantener estable la forma celular con la ayuda de la interaccin con elementos del

citoesqueleto y de la matriz extracelular.

6. Transducir seales hormonales y nerviosas.

3. PERMEABILIDAD CELULAR

Las bicapas lipdicas son altamente impermeables a todas las molculas cargadas (iones), por

muy pequeas que sean. La carga y el elevado grado de hidratacin de tales molculas les

impiden penetrar en la fase hidrocarbonada de la bicapa.

Figura 4. Permeabilidad de una bicapa de fosfolpidos frente a distintas sustancias.

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A continuacin se presenta un cuadro sinptico de los tipos de transporte a travs de la membrana

lipdica, clasificados dependiendo si utilizan o no protenas transportadoras.

Transporte a travs de la membrana

NO mediado por

protenas

Difusin

Desplazamiento neto de molculas a presin y temperatura constante de zonas de mayor concentracin a 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 atravesar deben ser pequeas, sin carga y apolares o hidrofbicas (Ej.: gases respiratorios, hormonas lipdicas como las sexuales, los corticoides y las liposolubles como las tiroideas (T3 y T4). Dilisis, se denomina a la difusin de soluto a favor del gradiente

de concentracin hasta quedar en equilibrio. En medicina es muy importante la dilisis para retirar desechos de la sangre de personas con los riones afectados por alguna enfermedad.

La 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 ser de la solucin con menor concentracin de soluto (mayor cantidad de

agua) a la de mayor concentracin de soluto (menor cantidad de agua) alcanzndose el equilibrio, (siempre seguir pasando agua a un lado y otro, pero no habr un cambio neto de sus concentraciones) Figura 5. 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 6).

Mediado por protenas

Protenas de Canal

Estructuras proteicas que forman un conducto en la membrana, a

travs del cual se desplazan iones a favor del gradiente electroqumico, sin gasto de energa (transporte pasivo). No son saturables (Figura 7).

Protenas Transportadoras

Difusin Facilitada: es una forma de transporte pasivo, es decir sin gasto de energa de un tipo de soluto a travs de una protena transportadora a favor del gradiente qumico, fsico o elctrico. Es muy especfico, un ejemplo lo constituye el transportador de glucosa en la membrana plasmtica (Figura 8).

Transporte Activo: Se realiza contra el gradiente de concentracin, qumico o elctrico, y las protenas transportadoras que lo realizan aprovechan alguna fuente de

energa. Un ejemplo es la bomba de Na+/K+ ATPasa que acopla el transporte de Na+ hacia el exterior con el transporte de K+ hacia el interior, ambos en contra de sus gradientes, el proceso se

realiza con consumo de ATP (Figura 9).

Intercambio a travs de vesculas

Endocitosis: pequeas porciones de membrana se invaginan para englobar e introducir en vesculas sustancias slidas (fagocitosis) o fluidas (pinocitosis).Con gasto de energa (Figura 10).

Exocitosis es un fenmeno inverso a la endocitosis y las

sustancias son descargadas fuera de la clula. Con gasto de energa (Figura 10).

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Figura 5. Movimiento de agua por osmosis desde la regin B (baja concentracin de solutos) a la regin A (alta concentracin de solutos).

Figura 6. Cambios en clulas animales y vegetales, en medios con distintas tonicidades.

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

Hipertnica

(solucin de sal

concentrada)

Isotnica

(concentracin

normal de sal)

Hipotnica

(agua destilada)

Crenacin No hay cambios Citlisis

CLULA ANIMAL

(GLBULO ROJO)

CLULA VEGETAL

Plasmlisis No hay cambios Turgencia

El cuerpo celular se

encoge y se separa

de la pared celular

Las clulas captan

agua se hinchan y

estallan

La clula se vuelve

rgida pero en general

mantiene su forma

porque est presente

la pared celular

Las clulas pierden

agua y se arrugan

Vacuola H2O H2O

H2O

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ACTIVIDAD

La figura presenta glbulos rojos sumergidos en tres soluciones de distinta tonicidad.

1. Indique los cambios que sufre el glbulo rojo sumergido en

a) Solucin hipotnica

b) Solucin isotnica

c) Solucin hipertnica

2. Qu le ocurrira a una clula vegetal sumergida en

a) Solucin hipotnica

b) Solucin hipertnica

3. Qu cambios le ocurrira a una bacteria sumergida en

a) Solucin hipotnica

b) Solucin hipertnica

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Figura 7. Paso de iones a travs de protena de canal.

Figura 8. Transporte por difusin facilitada de la glucosa.

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Tabla 1. Concentraciones intra y extracelulares de Na+ y K+

La responsabilidad de mantener esta diferencia de concentraciones es de la bomba Na+ - K+

ATPasa, bombeando K+ hacia dentro y Na+ hacia fuera de la clula. Bsicamente funciona como se

muestra en la figura 9.

Figura 9. Transporte Activo. Bomba Na+ - K+ ATPasa.

Figura 10. Las clulas pueden realizar los procesos de endocitosis y exocitosis.

Medio intracelular Medio extracelular

Na+ 10 mmol/L 150 mmol/L

K+ 140 mmol/L 4 mmol/L

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Asociar tipos de transporte con sustancias

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.

Urea

Calcio

Glucosa

Etanol

Oxgeno

Glicerol

Ion sodio

Ion Potasio

Aminocidos

Testosterona

Dixido de Carbono

Gradiente

de

Concentracin

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Preguntas de seleccin mltiple

1. Las protenas de canal permiten a los iones atravesar la membrana plasmtica

I) sin gasto de ATP.

II) en forma pasiva.

III) a favor del gradiente de concentracin.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

2. La fagocitosis, a diferencia de la pinocitosis

I) es un proceso que gasta energa.

II) necesita compromiso de membrana.

III) incorpora partculas slidas a la clula.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

3. En una clula vegetal inmersa en una solucin hipertnica, es posible observar que

I) aumenta el volumen de su vacuola.

II) se separa la membrana celular de la pared celular.

III) aumenta la concentracin de la solucin del interior de su vacuola.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

4. Sobre la estructura denominada mosaico fluido, es correcto afirmar que

I) es semipermeable.

II) posee protenas de canal.

III) transduce seales hormonales.

A) Solo I.

B) Solo III.

C) Solo I y II.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

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5. La difusin facilitada a diferencia del transporte activo

I) no necesita energa para ejecutarse.

II) requiere de protenas transportadoras.

III) se realiza a favor del gradiente de concentracin.

A) Solo I.

B) Solo I y II.

C) Solo I y III.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

6. En un trabajo experimental se coloca catfilo de cebolla en un tubo de ensayo A con una

solucin de NaCl hipertnico en relacin con la solucin interna de las clulas de la cebolla y

tambin se coloca catfilo en un tubo de ensayo B con agua destilada. Se espera que pasado

el tiempo en el tubo de ensayo

I) A las clulas del catfilo pierdan agua.

II) A las clulas del catfilo sufran plasmlisis.

III) B las clulas del catfilo experimentan turgencia.

A) Solo I.

B) Solo III.

C) Solo I y II.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

7. Sobre la pared celular se puede afirmar correctamente que

I) est presente en las clulas de todos los reinos.

II) otorga resistencia, proteccin y forma tpica a las clulas.

III) controla selectivamente lo que ingresa y sale de las clulas.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo I y II.

E) I, II y III.

8. El charqui es carne salada que se deshidrata. Esta carne no se descompone en el proceso,

porque las bacterias que podran afectarla experimentan

A) citlisis.

B) crenacin.

C) turgencia.

D) hemlisis.

E) plasmlisis.

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9. NO atraviesa la membrana celular por difusin simple

A) urea.

B) glucosa.

C) oxgeno.

D) benceno.

E) dixido de carbono.

10. El esquema presenta dos soluciones A y B, al trmino de un proceso osmtico.

Al respecto, se puede afirmar correctamente que la solucin

A) A est ms diluida.

B) B est ms concentrada.

C) A posee mayor osmolaridad que la solucin B.

D) B es hipertnica con respecto a la solucin A.

E) A y B poseen la misma concentracin.

11. Cul de las siguientes molculas no es un componente estructural de la membrana

plasmtica de una clula animal?

A) Colesterol.

B) Fosfolpido.

C) Triglicrido.

D) Glicoprotena.

E) Protenas integrales.

12. La estructura de la membrana celular responde al modelo de mosaico fluido, el cual se

caracteriza por poseer

A) dos capas de polisacridos.

B) una capa de fosfolpidos y azcares.

C) doble capa de protenas con algunos monosacridos.

D) cidos nucleicos y protenas dispuestos irregularmente.

E) doble capa lipdica y protenas dispuestas irregularmente.

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13. En un vaso precipitado que contiene una solucin de glucosa al 10%, se introduce una bolsa

que contiene una solucin de glucosa al 2%. La bolsa es de celofn, material que se comporta

como una membrana permeable solo al agua. Al transcurrir un tiempo usted observara que

el (la)

I) volumen de la bolsa aumenta.

II) volumen de la bolsa disminuye.

III) concentracin glucosa aumenta en la bolsa.

Es (son) correcta(s)

A) solo I.

B) solo II.

C) solo III.

D) solo I y III.

E) solo II y III.

14. Si usted coloca clulas en tres medios: A, B y C. Observa las siguientes variaciones del

volumen celular en el tiempo.

Sobre la tonicidad del medio en que fueron colocadas las clulas, es correcto afirmar que el

medio sealado con

A) A es isotnico, con B es hipertnico y con C es hipotnico.

B) A es isotnico, con B es hipotnico y con C es hipertnico.

C) A es hipotnico, con B es isotnico y con C es hipertnico.

D) A es hipotnico, con B es hipertnico y con C es isotnico.

E) A es hipertnico, con B es isotnico y con C es hipotnico.

15. Los iones sodio y potasio atraviesan la membrana por

I) simple difusin.

II) protenas de canal.

III) transporte activo.

A) Solo I.

B) Solo II.

C) Solo III.

D) Solo II y III.

E) I, II y III.

C

- V

olu

men

celu

lar

+

B

A

Tiempo

16

RESPUESTAS

DMTR-BC06

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