Marcela Bernal Múnera BIOL3051

1. Marcela Bernal MúneraBIOL3051 La membrana y el transporte celular

2. Objetivos • Describir los componentes de las membranas biológicas. • Discutir los factores que pueden afectar la integridad de las membranas. • Explicar como la difusión y la ósmosis son importantes para la célula. • Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión. • Explicar que son soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas. • Explicar que es osmolaridad en los tejidos.

3. Las membranas celulares • Las membranas celulares son barreras selectivas que separan las células y forman compartimentos intracelulares. • Entre sus funciones están: • Permitir la entrada o salida de moléculas de la célula o del organelo. • Generar señales para modificar el metabolismo. • Adherir células para formar tejidos.

4. Composición de la membrana • Doble capa de fosofolípidos, proteínas y carbohidratos: - Fosfolípidos: Barrera hidrofóbica entre los compartimentos acuosos de la célula.

5. Composición de la membrana • Proteínas: Permiten paso de moléculas hidrofílicas a través de la membrana y determinan funciones específicas de la membrana, incluyen bombas, canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas. • Carbohidratos: Comunicación intercelular y adhesión. • Colesterol: Determina la fluidez de la membrana.

6. Características de la membrana • La membrana es una estructura funcional activa, con mecanismos enzimáticos que desplazan moléculas específicas penetrando o saliendo de la célula con un gradiente de concentración. • En las células vegetales existe una pared celular que presenta numerosos orificios diminutos por donde pueden pasar sustancias de un lugar a otro.

7. Características de la membrana • El acceso de las sustancias depende de: • La permeabilidad selectiva: para mantener la homeostasis de la célula. • El tamaño de las moléculas. • La carga eléctrica: no polares o hidrofóbicas (pasan por la capa de lípidos), las polares o hidrofílicas (pasan por los canales). • Gradiente de concentración: Diferencia de concentración en 2 lugares. • La solubilidad.

8. El movimiento que lleva a cabo una partícula muy pequeña que está inmersa en un fluido. Se caracteriza por ser continuo y muy irregular. La trayectoria que sigue la partícula es en zigzag. Es la fuerza motríz de la difusión. Modelo Movimiento Browniano

9. Difusión • Es el movimiento de moléculas de una región de alta concentración a otra de menor concentración producido (hasta que se iguala) por la energía cinética de las moléculas. • No requiere gasto de energía (movimiento pasivo). Movimiento activo requiere gasto de ATP.

10. Osmosis • El componente principal de la célula es el agua, que actúa como solvente (el agente que disuelve) de solutos orgánicos e inorgánicos. El movimiento de agua a través de una membrana selectivamente permeable se llama osmosis (difusión de agua) y sucede siempre del área de mayor concentración de agua (con menor concentración de soluto) al área de menor concentración de agua (con mayor concentración de soluto).

11. Osmosis • Cuando la célula contiene una concentración de solutos mayor que su ambiente externo, se dice que la célula está en una solución hipotónica, y como consecuencia, el agua entra a la célula causando que se expanda. • Si la concentración de solutos es mayor fuera de la célula, se dice que la célula está en una solución hipertónica; lacélula pierde agua y se encoge. • Si las concentraciones de soluto son iguales en ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una solución isotónica, dondeel movimiento neto es cero

12. Célula 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 Célula 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. Comportamiento de la célula animal y la vegetal:

14. Presión osmótica • Se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. • Cuando una célula se sumerge en un líquido con diferente concentración a la de su interior, la presión osmótica puede ocasionar plasmólisis o turgencia.

15. Presión osmótica • Se entiende por presión osmótica la presión que sería necesaria para detener el flujo de agua a través de la membrana semipermeable. • Las células animales funcionan óptimamente en ambientes isotónicos. En las células vegetales, sin embargo, cuando la vacuola se llena de agua, ésta ejerce presión contra la pared celular hasta llegar a un punto donde se impida que entre más agua (presión de turgencia) y la célula se encuentra túrgida (firme), lo cual es el estado ideal de estas células. Por otra parte, si la célula vegetal pierde agua, la célula sufre plasmólisis al separarse la membrana celular de la pared celular, lo cual suele ser letal para la célula.

16. Ejercicio 1. Osmolaridad en células vegetales Observar cómo soluciones con diferentes molaridades afectan el equilibrio y el funcionamiento de las células vegetales. Procedimiento: 1. Rotule 6 vasos para cada solución de sacarosa (0.1 a 0.6 M) y un vaso para agua destilada (0.0 M). 2. Añada 100 ml de la solución correspondiente a cada vaso. 3. Con el sacabocado obtenga 7 cilindros de papa de 1 cm de largo (cubrirlos con papel toalla húmedo). 4. Pese los cilindros de papa, anote el peso inicial para cada uno y transfieralos inmediatamente a los vasos rotulados.

17. Ejercicio 1. Osmolaridad en células vegetales 5. Deje los cilindros en los vasos por dos horas. 6. Saque los cilindros, remueva el exceso de agua con papel toalla y anote el peso final de cada uno. Asegurese de mantener saparados los cilindros correspondientes a cada vaso. 7. Anote si hubo cambios en textura (blandos o duros) yanoteen la Tabla 1 el peso final de los cilindros. 8.Con los datos de la Tabla 1, calcule el cambio en peso para cada cilindro y prepare una gráfica señalando los cambios en peso. Cambio en peso (%) =peso final – peso inicialX 100 peso inicial

18. Tabla 1. Molaridades de las soluciones Nota: REPORTE CORTO DE LOS RESULTADOS DE ESTE EJERCICIO * Osmolaridad: expresa concentración (número total de partículas/L de solución).

19. Gráfica cambio en peso vs molaridad Nota: Seleccione una escala apropiada para el eje Y de la gráfica (el cero debe colocarse en el centro del eje). El aumento de peso se grafica sobre el cero y la disminución en peso se grafica debajo del cero.

20. Ejercicio 2. Efecto de la temperatura sobre las membranas celulares. Se utilizará la planta de remolacha (Beta vulgaris), cuyas células almacenan en la vacuola central el pigmento violeta betacianina. Procedimiento: 1. Corte 6 pedazos de remolacha (1 cm) con un sacabocado y cóloquelos en tubos de ensayo rotulados del 1 al 6. 2. Añada en el tubo 6, 3 ml de agua y llévelo al congelador por 30 minutos. 3. Coloque en el tubo 5, 3 ml. de agua y póngalo en baño de hielo por 30 minutos. 4. Coloque en el tubo 4, 3 ml de agua y deje a temperatura ambiente por 30 minutos.

21. Ejercicio 2. Efecto de la temperatura sobre las membranas celulares. 5. Añada al tubo 1, 3 ml de agua y colóquelo en un baño de agua caliente a 70 °C por 1 minuto, después de 20 minutos sacar el pedazo de remolacha del tubo. 6. En un baño de agua a 55 °C haga lo mismo con el tubo 2. 7. Repetir el proceso con el tubo 3, pero a 40 °C . 8. Comparar intensidad de color al finalizar el experimento. 9. Coloque los resultados intensidad de color vs. temperatura en la tabla 2.

22. Tabla 2. Efecto de la temperatura * (1 = menos intenso; 6 = mas intenso)

23. Ejercicio 3. Efecto de los solventes sobre las membranas celulares. Ejercicio preparado por instructor: 1. En 6 tubos de ensayo colocar un pedazo de remolacha de 1 cm. 2. A los tubos 1, 2 y 3 se les añade 3 ml. de las siguientes soluciones en orden: metanol de 1%, 25% y 50%. 3. A los tubos 4, 5 y 6 se les añade 3 ml de acetona a 1%, 25% y 50%. 4. Esperar 30 minutos, remover la remolacha colocar los tubos en orden de mayor a menor intensidad de color.

24. Ejercicio 4. Efecto de los solventes sobre lípidos y proteínas. Ejercicio preparado por instructor: • Rotule 4 tubos adicionales y añada lo siguiente a cada uno: • Tubo a: 1 ml aceite + 1 ml acetona • Tubo b: 1 ml aceite + 1 ml metanol • Tubo c: albúmina + 1 ml de acetona • Tubo d: albúmina + 1 ml de metanol

25. Ejercicio 5. Transporte celular: Difusión + movimiento browniano En este ejercicio se estudiará el movimiento browniano de las moléculas y el efecto de la temperatura sobre dicho movimiento. Procedimiento: 1. Añada agua a temperatura ambiente a un vaso y a otro vaso añada agua fría. 2. Deje reposar los vasos por 10-15 min para que no haya movimiento del agua. 3. Añada cuidadosamente una gota de colorante a cada envase y observe la dispersión de la gota. 4. ¿Afectó la temperatura la difusión del tinte? Explica tu observación.

26. Ejercicio 6. Transporte celular: Difusión a través de una membrana selectivamente permeable (diálisis). Procedimiento: 1. Cortar bolsas de diálisis de 15 cm. Doblarlas al final y hacer un nudo fuerte. 2. Añadir mitad de solución de glucosa y mitad de almidón a la bolsa y cerrar con un cordón (que se pueda abrir luego). 3. Mezclar el contenido interno y observar el color. 4. En un beaker con 100 ml de agua añadir varias gotas de solución de yodo hasta tener un color dorado. 5. Poner la bolsa dentro del agua y esperar 30 minutos. 6. Sacar la bolsa del agua y ponerla en un beaker vacio. Anotar el color de las soluciones dentro y fuera de la bolsa y compárelas. 7. Realizar prueba de Benedict para las soluciones.

27. Ejercicio 7. Transporte celular: Osmosis en células animales. Tubo 1: agua con sal + sangre de res (solución hipertónica). Tubo 2: agua + sangre de res (solución hipotónica). Procedimiento: • Rotular y preparar 4 laminillas: • laminilla 1: gota de sangre, coloque el cubreobjeto y observe los eritrocitos bajo el microscopio. • Laminilla 2: gota de la mezcla del tubo 1, coloque el cubreobjeto. Observe bajo el microscopio y compare con laminilla 1. • Laminilla 3: Repetir el procedimiento anterior con la mezcla del tubo 2. Eritrocitos en ambiente hipertónico: crenación Eritrocitos en ambiente hipotónico: hemolisis

28. Ejercicio 8. Transporte celular: Osmosis en células vegetales. Procedimiento: 1. Rotular 3 laminillas 2. Laminilla 1: hoja de elodea con una gota de agua de la pecera (solución isotónica). 3. Laminilla 2: hoja de elodea con una gota de la mezcla agua + sal (solución hipertónica). 4. Laminilla 3: hoja elodea con una gota de agua destilada (solución hipotónica). Célula vegetal en ambiente hipertónico: plasmólisis Célula vegetal en ambiente hipotónico : turgencia

29. Elodea (hipotónica)

30. Elodea (hipertónica)

31. Medio isotónico Elodea Eritrocitos

32. Próxima semana • Parcial I (marzo 6): prácticas 1 al 6. Cambiaré mis horarios de atención del martes al lunes de 3 a 5. • Prueba corta (10 ptos.): 4 preguntas de la práctica 7 y 1 de la 8. • Laboratorio 8. Respiración celular. Revise la presentación de power point. • Traer bata y vestimenta adecuada.

33. Próxima semana • Elaborar reporte científico: Resultados del ejercicio 1: Osmolaridad en células vegetales (12.5 puntos). El reporte debe ser en computador y debe tener: - Texto describiendo los resultados más relevantes: (4.5 ptos.) - Tabla con los datos (4 ptos.) - Gráfica A MANO (4 ptos.) • Recuerde que en los resultados no se discute. No olvide todos los detalles que deben tener las tablas y gráficas para estar bien construidas. SEA CONCRETO. • Recomendaciones: Haga su informe a tiempo, evítese inconvenientes, solo se recibirá en la fecha indicada.