Osmosis y Difusión aplicadas.

Hola Chicos,

Una vez entendidas las bases de lo que es el transporte pasivo y las diferencias entre difusión simple, facilitada y ósmosis, vamos a relacionar estos conceptos con algunas funciones de células y/u organismos.

OSMOSIS

En primer lugar vamos hablar sobre lo que pasa a las células animales y vegetales cuando están en soluciones con concentraciones de soluto iguales (Isotonicas), más altas (Hipertónicas) o más bajas (Hipotonicas) que el interior de las células.

Para aclarar estos términos vean el siguiente video:

Como pueden deducir de esto, los glóbulos rojos o eritrocitos (que son las células sanguíneas encargadas del transporte de Oxígeno y el bioòxico de Carbono) deben estar en un medio isotónico (como el plasma sanguíneo) con respecto al que tienen en el interior para conservar su forma y función, ya que si están en un medio hiperosmótico (más sales, menos agua) el agua sale y se plasmolizan, por lo que ya no son funcionales, por el contrario cuando están en un medio hipoosmótico (menos sales, más agua) el agua entra y el eritrocito de va dilatando y puede llegar a lisarse al romperse la membrana. 

Tengan en cuenta que la cantidad de agua que entra o sale de la célula depende de la diferencia en concentración de sales, y por tanto de agua, entre el medio externo y el interno, pues los procesos de transporte pasivo tienden a equilibrar las concentraciones a ambos lados de la membrana; esto quiere decir, que a mayor diferencia en la concentración, entrará o saldrá mayor cantidad de agua y por tanto el cambio de peso neto de la célula seria mayor que en el caso de una diferencia pequeña. 

Abajo esta una gráfica que muestra el cambio de peso de un tejido vegetal al estar sumergido en soluciones salinas con una concentración cada vez mayor, véanla y analicen:
                                   

las concentraciones de 0% hasta la de 25% son hipotónicas con respecto al interior de las células de ese tejido pues en todas hay ganancia de peso, aunque cada vez en menor cantidad porque se necesita menos agua para igualar las concentraciones exterior e interior. Ahora deduce ¿Que tipo de solución es la de 30% con respecto a las células del tejido? y ¿Cual seria la concentración isotónica?.

DIFUSIÓN SIMPLE:

En este caso vamos a revisar la relación de este tipo de transporte con el intercambio gaseoso que ocurre en el sistema respiratorio humano.

Primero veamos un poco de anatomía en el siguiente esquema:

http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_14.htm

Identifiquen la traquea por donde entra el aire, los bronquios y bronquiolos que terminan en los alvéolos, donde se lleva a cabo el intercambio gaseoso. Observen que están asociados a los capilares por donde pasa la sangre.

http://es.123rf.com/imagenes-de-archivo/alveolus.html

Ahora vean en detalle como al llegar el aire a los alvéolos, la presión de Oxígeno es mayor en el interior del alvéolo que en los eritrocitos y por el contrario el Bióxido de Carbono tiene mayor presión en los glóbulos rojos que en el aire del interior de los alvéolos, por lo tanto el oxigeno difunde a través de las membranas de: las células de la pared del alvéolo, del capilar y del glóbulo rojo para llegar al interior del eritrocito y unirse a la hemoglobina, mientras que el Bióxido de carbono lo hace en el sentido contrario. Fíjense que tanto la pared del alveolo como del capilar esta formada por una sola capa de células, de esta manera la distancia que recorren el O₂ y el CO₂ es lo más corta posible.

http://agrega.juntadeandalucia.es/repositorio/12012011/cc/es-an_2011011213_9130145/ODE-48e6595b-3d32-30a4-b920-d72413e8a84a/4.1.1.IntercambioGasesTejidos.png

En esta otra imagen se esta simplificando todo el proceso para ver en conjunto lo que pasa en el alvéolo, que ya se vio en la imagen anterior, y lo que pasa cuando la sangre ya oxigenada llega al tejido donde se esta requiriendo, que es lo que se ve en la parte izquierda de la imagen, como pueden observar es lo lo inverso a lo que sucede en el alvéolo, es decir el O₂ sale del eritrocito (glóbulo rojo) para ir hacia la célula y el CO₂  sale de la célula para dirigirse al eritrocito.
Fíjate tanto el número de células que tiene que atravesar como en el grosor de estas.

Ahora imagina que pasaría si el grosor del tejido (paredes del capilar y alveolos) por el que el Oxigeno se difunde de los alvéolos al eritrocito y del eritrocito a la célula muscular (por ejemplo) fuera mayor, Explica ¿Como afectaría esto a la velocidad con que este se difunda a través de estos tejidos hasta llegar a la célula que esta demandando el Oxigeno?

En tu bitácora haz un resumen de lo que se vio en esta sesión y responde a las preguntas que se hicieron.

TEMAS PARA EL EXAMEN

Me han pedido que les ponga los temas que se incluirán en el examen intersemestral. En realidad es todo lo visto con respecto a Biología,  y de hecho es todo lo que está en el Blog, pero a manera de resumen les enlisto los temas,

Para todos lo grupos:
1.- Teoría Celular. La célula como unidad estructural, reproductiva y funcional
2.- Niveles de complejidad de los organismos. desde organismos unicelulares hasta los que 
     están formados por varios sistemas
3.- Tipos de células (procariota, eucariota animal y eucariota vegetal), sus similitudes, 
     diferencias y como reconocerlas
4.- Organelos y sus funciones, considerando la forma en que interactúan, especialmente 
      con respecto a retículo endoplàsmico rugoso, núcleo, vesículas alimenticias, aparato de 
      Golgi, mitocondria, cloroplastos y lisosomas.
5.- Estructura de la membrana celular: moléculas que la forman, modelo de mosaico fluido.
     Funciones de la membrana (al menos 4 de ellas) entendiendo porque ocurren.
6.- Endocitosis y exocitosis (transporte de moléculas grandes).

7a.- Para el 1020 No se incluye el transporte activo ni pasivo (tuvieron una clase menos 
       que el 1030).
7b.- Para el 1030 se incluye transporte pasivo pero no activo.
7c.- Para el 1010 si se incluye transporte pasivo, activo y función de retículo endoplàsmico 
       liso relacionando con la del rugoso y la membrana celular (esto debido a que cuentan 
       con una clase más que el 1030).

El día del examen consideren los siguientes puntos:

• Entrando al examen me dejan la bitácora en el espacio que esta a la izquierda de la computadora del maestro. Si no la traen la calificación correspondiente a este elemento será cero, ya que no habrá opción de entregarla después.
• El examen se realizará en las computadoras usando un archivo de Excel llamado "Intersemestral Ciencias 10_0" (dependiendo del grupo) que encontraran en el escritorio de la computadora,
• El día del examen yo les indico donde se sientan.
• Si se les ve copiando o comunicándose se les suspende el examen a los involucrados y la calificación del examen será cero.

Buena suerte a todos y espero estudien mucho para que salgan muy bien.

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

En esta clase nos vamos a referir  a la membrana celular, pero antes hay que recordar algo sobre 3 de los tipos de biomoléculas básicos, o sea 3 de las moléculas orgánicas más importantes utilizadas en los organismos.

CARBOHIDRATOS.- Son moléculas formadas por Carbono, Hidrógeno y Oxígeno y pueden ser de un tamaño relativamente pequeño  tenendo  de 3 a 7 carbones o pueden ser muy grandes (polímeros) formadas por cientos o más de las unidades pequeñas (monómeros). Entre las que seguramente conoces están los azúcares (pequeños) y el almidón (grande). Sus funciones son en primer lugar el ser fuente de energía inmediata  (glucosa y otros azucares), o bien de reserva como el almidón en las plantas o glucógeno en animales, pero también tienen funciones estructurales como es el caso de la celulosa o ser parte de otras estructuras como sucede en las paredes celulares o incluso formar parte de macromoléculas como el ADN, ademas son moléculas que intervienen en la comunicación celular,

PROTEINAS.- Son macromoléculas formadas por la unión de decenas a cientos de aminoácidos, este tipo de moléculas tienen en su composición Nitrógeno además de Carbono, Hidrógeno y Oxígeno y tienen funciones tanto estructurales (en cabello, uñas, huesos) como funcionales, ya que la mayoría de las enzimas son de origen proteico. También forman parte de los músculos donde las fibras de proteína son las que hacen posible la contracción de estos. Además son importantes en los procesos de comunicación y reconocimiento celular y en los procesos de transporte activo y pasivo a través de la membrana.

LÍPIDOS.- También son moléculas grandes, pero de estructura química muy heterogénea, sin embargo se les agrupa como lípidos por su característica de ser no polares y por tanto hidrófobas, que quiere decir que repelen el agua.
Para las membranas los más importantes son los fosfolípidos que son las moléculas que forman su estructura básica, pero también hay  moléculas de colesterol y de glicolípidos. Además los lípidos tienen como función la protección de órganos, el ser fuente de almacenamiento de energía y hay hormonas como los esteroides que pertenecen a este grupo de biomoléculas.

Los fosfolípidos de las membranas celulares tienen la siguiente estructura:

Esquema obtenido de:
 http://www.bioquimicayfisiologia.com/2015/03/lipidos-trigliceridos-esteroides-fosfolipidos.html

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CITOPLÁSMATICA

La membrana citoplasmática es la estructura que delimita a la célula y a través de ella se lleva a cabo el intercambio de materiales, manteniendo siempre un medio intracelular diferente del externo.
Sus funcionesson complejas, pero pueden resumirse en los siguientes puntos:

• Aisla el citoplasma del medio externo.
• protege a la célula
• Regula el paso de sustancias entre el citoplasma y el medio externo.
• Se comunica con otras células.
• Mantiene relaciones estructurales con células vecinas.
• Fija al citoesqueleto
• Identifica a las células como pertenecientes a una especie e incluso como individuos diferentes dentro de una misma especie.
• Los diferentes tipos celulares que forman parte de un organismo multicelular complejo con frecuencia presentan marcas moleculares que las diferencian unas de otras (http://membranascelulares.blogspot.com/2011/04/funciones-de-la-membrana-celular.html)

La imagen siguiente es un esquema de la estructura de la membrana celular de acuerdo al modelo de mosaico fluido, observa los diferentes tipos de moléculas que forman parte de ella. 

Como ves, la membrana esta formada primero por una doble capas de fosfolípidos, arreglados de tal forma que tanto hacia la cara interna como la externa de la membrana se presentan las partes hidrofílicas (polares) de estas moléculas y en la parte intermedia se arreglan las "colas" no polares o hidrófobas, de esta manera es como pueden mantener el ambiente externo separado del interno.
Adicionalmente se encuentran moléculas de proteínas, glicoproteínas (parte proteica y parte carbohidrato) otros lípidos (colesterol) y glicolípidos (parte carbohidrato y parte lipídica) . Todas relacionadas con las diferentes funciones de la membrana.

La membrana es una estructura dinámica y fluida como podrás ver en el video que te pongo a continuación y que obtuve de You Tube.

Al final del video pudiste ver un tipo de transporte que involucra la formación de vesículas, las cuales pueden entrar o salir gracias a la flexibilidad y carácter fluido de la membrana. Este tipo de transporte ocurre con moléculas de mayor tamaño (Macromoléculas, como hormonas o enzimas que salen de la célula o bien partículas alimenticias grandes que ingresan en ella) y se le conoce como exocitosis (salida) y endocitosis (entrada).

Las moléculas de menor tamaño atraviesan la membrana debido, como dije antes, a que es una estructura semipermeable, lo que quiere decir que deja pasar algunas moléculas pero otras no, es decir, esta permeabilidad es selectiva y se lleva a cabo por dos tipos de  transporte: Pasivo y Activo.

El transporte pasivo se debe a procesos de difusión, y por tanto siempre se lleva a cabo a favor de un gradiente de concentración (de donde hay mayor cantidad de un compuesto hacia donde hay menor cantidad).  y no requiere energía extra (de ATP). Por el contrario, el transporte activo ocurre en contra del gradiente de concentración y requiere aporte de energía por parte de moléculas de ATP.

En el siguiente esquema les muestro los diferentes tipos de transporte con sus diferencias más relevantes.                                                      

El siguiente video les permitirá visualizar los tipos de transporte y sus diferencias. Véanlo y analicen, las dudas se irán resolviendo durante la clase.

Por último,  relacionando este tema con el anterior y recordando que de acuerdo a las investigaciones que ustedes hicieron sobre la función de los organelos, la función del Reticulo Endoplàsmico liso es la síntesis de lípidos, pues es precisamente en este organelo donde se sintetizan todos los lípidos que forman parte de las membranas celulares, además de otros lípidos con otras funciones. Esto es posible dado que el retículo endoplásmico liso tiene comunicación con el rugoso, donde se formarían las enzimas necesarias para la síntesis de lípidos.

Actividad: en tu bitácora haz un resumen de los videos vistos a manera de complementar tu información y reforzar conocimientos, se firmará en la siguiente clase.