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Reporte Práctica número 2: Permeabilidad Membranal Asignatura: Procesos Biológicos Fecha de Entrega: 06 de Marzo del 2024
Resumen
Se realizó una práctica en la que se puso a prueba la permeabilidad de la membrana, la cual fue representada con papel celofán y tratamos de ver si el almidón lograba pasar a través de ella. Debido a que la coloración del lugol no fue diferente, pudimos notar que solo las moléculas de agua lograron atravesarlo. De ésta forma, pudimos comprobar que esta es impermeable a carbohidratos, que necesitan ayuda de una vía de transporte para poder cruzarla y que el agua pudo cruzar debido a su baja carga.
Palabras clave:
● Permeabilidad ● Membrana plasmática ● Célula ● Lípidos ● Proteínas ● Carbohidratos
Introducción
La membrana plasmática es una bicapa lipídica que envuelve a la célula y la separa del exterior, pero además, no define únicamente los límites de la célula, sino que también le permite interactuar con su ambiente de forma controlada. Las células excluyen, absorben y excretan distintas sustancias, todas en cantidades específicas. También son capaces de mantener comunicación, compartirla e identificarse con otras células. Para poder realizar todas estas funciones, la membrana plasmática utiliza lípidos formando una barrera semipermeable entre la célula y su entorno, pero también necesita proteínas, las cuales participan en el transporte a través de la membrana y en la comunicación celular, y carbohidratos (azúcares y cadenas de azúcar), además, tienen receptores que les permiten realizar la función de recibir señales (división celular, movimiento , liberación de calcio, etc) y responder a ellas. Ahora bien, el modelo del mosaico fluido describe la membrana celular como un tapiz de distintos
componentes como: fosfolípidos, colesterol y proteínas, los cuales se mueven constantemente en el plano de la membrana, y es gracias a este movimiento es que la membrana celular mantiene su papel de barrera entre el exterior y el interior. El esquema de la membrana (como el que se muestra a continuación) muestra el proceso dinámico en el que los fosfolípidos y proteínas están en continuo movimiento entre ellos. Existen tres tipos principales de lípidos de la membrana plasmática y son los fosfolípidos (que suelen ser los más abundantes) el colesterol y los glucolípidos, pero también están las proteínas y grupos de carbohidratos que se unen a algunos de los lípidos y proteínas. ● Un fosfolípido es un lípido compuesto de glicerol, dos colas de ácidos grasos y una cabeza con un grupo fosfato. Las membranas biológicas usualmente tienen dos capas de fosfolípidos con sus colas hacia adentro, un arreglo llamado bicapa de fosfolípidos, a los fosfolípidos también se les conoce como lípidos anfipáticos y se les puede encontrar en todas las membranas celulares de plantas y animales. Presentan una estructura muy parecida a la de los triglicéridos. ● El colesterol, otro lípido necesario para que puedan funcionar correctamente todas las membranas celulares y está compuesto de cuatro anillos de Fig 1. Imagen modificada de OpenStax, Biología, carbono fusionados, se encuentra junto a los fosfolípidos en el interior de la membrana. Este es útil en la formación de hormonas, del metabolismo de la vitamina D y para la absorción de calcio. ● Las proteínas de la membrana (proteínas transmembrana) pueden extenderse parcialmente dentro de la membrana plasmática, atravesar por completo, o estar unidas a su cara interna o externa. Internamente son hidrofóbicas y las expuestas son hidrofílicas. ● Los grupos de carbohidratos están presentes solo en la superficie externa de la membrana plasmática unidos a las proteínas, formando glicoproteínas y lípidos, formando glucolípidos. Las cadenas de carbohidratos suelen ir de 2-60 unidades de monosacáridos y es posible que sean lineales o ramificadas. Es posible que las porciones de proteínas, lípidos y carbohidratos varíen en la membrana plasmática entre los diferentes tipos de células. Aproximadamente en una célula humana típica las proteínas representan alrededor del 50% de su composición en masa, los lípidos (de cualquier tipo) representan el 40% y el 10% restante es de carbohidratos. Permeabilidad membranal: Es la cualidad que tienen las membranas celulares que permite el paso de los solventes y solutos hacia dentro y fuera de la célula, es decir, regula el transporte de las sustancias que entran y salen y dependiendo del grosor de la membrana y del tamaño de los poros. “Su función es servir de barrera para las macromoléculas, ser selectiva para el tamaño y la carga”. [Diccionario Médico Clínica Universidad de Navarra -Definición Permeabilidad Membranal]
Fig 3. Crédito de la imagen: StudySmarter, Base molecular y fisicoquímica de la vida.
● Difusión facilitada: Ocurre cuando las moléculas son transportadas a
través de proteínas en la membrana plasmática, permitiendo que ciertas moléculas o iones (hidrófilas) se difundan por la membrana. a través de una bicapa de fosfolípidos (hidrófilos), a favor de un gradiente de concentración, sin ningún gasto de energía. En otras palabras, las proteínas intervienen al hacer contacto con las moléculas y se unen permitiendo su entrada. Existen dos tipos de proteínas de membrana que participan en el proceso de difusión facilitada: las proteínas de canal y las proteínas transportadoras. Fig 4. Imagen modificada del "Diagrama de la difusión facilitada en la membrana celular", por Mariana Ruiz Villarreal (dominio público).
PLANTEAMIENTO DEL
PROBLEMA
Observar el funcionamiento de la funcionalidad membranal haciendo uso de papel celofán y utilizando como sustancia almidón, agua y lugol.
JUSTIFICACIÓN
La elaboración de ésta práctica de laboratorio es con el fin de conocer de qué manera funciona la permeabilidad membranal haciendo una simulación de ésta. Cuando se realiza la práctica de simulación de permeabilidad, es posible identificar si los carbohidratos son sustancias que atraviesan la membrana celular a través de los fosfolípidos presentes.
OBJETIVOS
General Identificar de qué manera funciona la membrana celular. Específicos ● Elaborar una simulación de la membrana celular mediante el uso del papel celofán. ● Identificar el fenómeno de la permeabilidad en una membrana artificial.
HIPÓTESIS
Se formuló una hipótesis por cada sustancia utilizada para comprobar la permeabilidad: ● Al utilizar el almidón y ponerlo en el papel celofán, no lo atravesó, por lo tanto, concluimos que no es permeable. ● Al agregar las gotas de lugol al papel celofán el agua no cambió de color debido a que el almidón no atraviesa la membrana. ● Al utilizar agua y ponerla en papel celofán, ésta logró atravesarlo, por lo tanto la única sustancia que fué permeable es el agua.
METODOLOGÍA
Fig 6. Cambios observados- Práctica Permeabilidad membranal El resultado que obtuvimos, fue que el almidón no logró atravesar la membrana (celofán), y por lo mismo, el lugol no cambió de color. Únicamente el agua logró cruzar a través del celofán.
ANÁLISIS DE RESULTADOS
Para que las proteínas puedan pasar a través de la membrana, necesitan un medio de transporte llamado glucotransportadores o transportadores de glucosa. Los glucotransportadores GLUT son una familia de proteínas de membrana que se encargan del ingreso de los monosacáridos a las células. La oxidación de la glucosa es la fuente predilecta para la obtención de energía celular y requiere el transporte de glucosa al interior de todas las células del organismo. Recordemos que la membrana celular que rodea las células no es permeable a moléculas polares como la glucosa, por lo que, para poder atravesar, se requiere de las proteínas transportadoras íntimamente acopladas a su membrana. En las células eucariotas (con núcleo), existen dos tipos de proteínas transportadoras:
- Los cotransportadores de Na+
- glucosa (SLGLT) transporta sodio y glucosa, y en estos el ion Na+ aporta la energía motriz para la internalización de la glucosa; y
- Los glucotransportadores GLUT, que transportan únicamente glucosa y actúan por difusión facilitada.
CONCLUSIONES
Cumplimos con nuestra hipótesis gracias a que aprendimos la forma de funcionamiento de la membrana plasmática y su permeabilidad y cómo es que los fosfolípidos crean una barrera semipermeable para dejar entrar y salir diferentes sustancias que son estrictamente necesarias, es decir, tiene una PERMEABILIDAD selectiva.
ACTIVIDAD COMPLEMENTARIA
● El agua fue la única sustancia que pudo atravesar la bolsa de celofán, se mostró al hacer el cambio de color. ● El almidón no logró pasar a través de la celofán, ya que es una estructura químicamente muy “compleja”.
REFERENCIAS
Este artículo es un derivado modificado del Curso: Biología Avanzada (AP BIOLOGY) Unidad 2 Lección 3: Membranas plasmáticas de Khan Academy y del artículo: Base molecular y fisicoquímica de la vida de StudySmarter. Artículos originales en: https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/plasma-membranes/a/ structure-of-the-plasma-membrane https://www.studysmarter.es/resumenes/biologia/celulas/permeabilidad-selectiva/ https://www.studysmarter.es/resumenes/biologia/base-molecular-y-fisicoquimica-de-la-vida/ difusion-celular/#:~:text=La%20difusi%C3%B3n%20facilitada%20es%20similar,sin%20ning %C3%BAn%20gasto%20de%20energ%C3%ADa. https://es.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-structure-and-function/membrane-transport/a/ hs-passive-transport-review “Components and structure”, de OpenStax, Biología. Obtenido el 03 de Marzo de 2024 de Khan Academy, Wikipedia: http://cnx.org/contents/185cbf87-c72e-48f5-b51e- f14f21b5eabd@9,85:23/Biology Fluidez de la membrana (5 de julio de 2016). Obtenido el 03 de Marzo de 2024 de Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Membrane_fluidity. Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). Membrane structure and function (Estructura y función de la membrana). En Campbell biology (Biología de Campbell) (10° ed., pág. 127). San Francisco, CA: Pearson. Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). Membrane structure and function (Estructura y función de la membrana). En Campbell biology (Biología de Campbell) (10° ed., pág. 126). San Francisco, CA: Pearson. Fluid mosaic model (Modelo del mosaico fluido). (27 de junio, 2015). Tomado de Wikipedia el 03 de Marzo, 2024: https://en.wikipedia.org/wiki/Fluid_mosaic_model. Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. y Jackson, R. B. (2011). Membrane structure and function (Estructura y función de la membrana). En Campbell biology (Biología de Campbell) (10° ed., págs. 124-140). San Francisco, CA: Pearson. Structural biochemistry/lipids/micelles (Bioquímica estructural/lípidos/micelas). (16 de abril, 2015). Tomado de Wikibooks el 03 de Marzo, 2024: https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Lipids/Micelles
