La membrana celular

1

LLaa meembbrraannaa yy eell ttrraannssppoorrttee cceelluullaarr

Objetivos

Al finalizar este laboratorio el estudiante podrá:

1. Describir los componentes de las membranas biológicas.

2. Identificar factores que afectan la integridad de las membranas.

3. Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para las células.

4. Mencionar factores que afectan la velocidad de difusión.

5. Explicar qué son soluciones hipotónicas, hipertónicas e isotónicas.

6. Explicar qué es osmolaridad en los tejidos.

I N T R O D U C C I Ó N

as membranas celulares son barreras selectivas que separan las células y forman

compartimientos intracelulares. Entre sus funciones están:

La membrana celular está formada por una capa doble de fosfolípidos, proteínas y carbohidratos. (Fig; 7.1).

Cada fosfolípido está compuesto por glicerol, ácidos grasos y fosfato, que en conjunto crean una barrera

hidrofóbica entre los compartimientos acuosos de la célula. Las proteínas permiten el paso de moléculas

hidrofílicas a través de la membrana, determinan las funciones específicas de ésta e incluyen bombas,

canales, receptores, moléculas de adhesión, transductores de energía y enzimas. Las proteínas periféricas

están asociadas con las superficies, mientras que las integrales están incrustadas en la membrana y pueden

atravesar completamente la capa doble. La función de los carbohidratos adheridos a las proteínas

(glucoproteínas) o a los fosfolípidos (glucolípidos) es la de adhesión y comunicación intercelular. El

colesterol, que es un esteroide (lípido), determina la fluidez de la membrana.

Laboratorio

7

L

Regular el transporte de moléculas que entran o salen de la célula o del

organelo.

Generar señales para modificar el metabolismo.

Adherir células para formar tejidos.

2

F i g u r a 7 . 1

Estructura básica de la membrana.

T R A N S P O R T E C E L U L A R : D I F U S I Ó N Y O S M O S I S

Para que la célula funcione eficientemente, debe mantenerse en la misma un ambiente estable conocido

como homeostasis. Para mantener este equilibrio existen mecanismos para el transporte selectivo de

materiales hacia el interior o exterior de la célula. Las membranas de la célula son selectivamente

permeables, permitiendo el paso de algunas sustancias o partículas (moléculas, átomos, o iones), e

impidiendo el paso de otras. Esta selectividad se debe a la capa doble de fosfolípidos de la membrana. La

manera en que las moléculas pasan por la membrana depende en parte de la polaridad de las mismas. Las

moléculas hidrofóbicas, o no polares, pasan con relativa libertad a través de la capa de lípidos, mientras que

moléculas hidrofílicas, o polares, incluyendo el agua, y las moléculas de mayor tamaño, pasan a través de

canales formados por proteínas transportadoras. La regulación del transporte de las moléculas, o la

dirección en que se mueven depende de su gradiente de concentración (diferencia en concentración entre

dos lugares).

Las moléculas se mueven constantemente debido a su energía cinética y se esparcen uniformemente en el

espacio disponible. Este movimiento, llamado movimiento browniano, es la fuerza motriz de la difusión.

Difusión se define como el movimiento natural de las partículas de un área de mayor concentración a un

área de menor concentración hasta alcanzar un equilibrio dinámico, en el cual el movimiento neto de

partículas es cero. La difusión no requiere gasto de energía por parte de la célula y por lo tanto es un

movimiento pasivo. Cuando la célula transporta sustancias en contra de un gradiente de concentración

(de un área de menor concentración a un área de mayor concentración) se requiere energía (ATP) y sucede

movimiento activo.

Proteína

Periferal Canal de

Transporte

Glicoproteína

Colesterol

Proteína

Integral

Fosfolípidos

Proteína

periférica

3

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) (Figura 7.2). El agua se moverá entonces, a favor de un gradiente de concentración hacia el área de

mayor concentración de soluto (donde hay una menor concentración de moléculas de agua libres). 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 (Fig.

7.3a). Si la concentración de solutos es mayor fuera de la célula, se dice que la célula está en una solución

hipertónica; la célula pierde agua y se encoge (Fig. 7.3c). Si las concentraciones de soluto son iguales en

ambos lados de la membrana, se dice que la célula está en una solución isotónica, donde el movimiento

neto es cero (Figura 7.3b).

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 (Figura 7.3c).

F i g u r a 7 . 2

Osmosis. Difusión de moléculas de agua. Las

moléculas de agua pasan de un lugar de mayor

concentración a un lugar con menos concentración de

moléculas hasta llegar a un equilibrio.

Membrana selectivamente permeable

Soluto

o

molécula

4

F i g u r a 7 . 3

Osmosis: transporte de agua a través de una membrana permeable. La bolsa representa una célula y el agua en

el envase representa su medioambiente. El soluto es sal (cloruro de sodio). (a) La concentración de sal en el

medioambiente es

...