Seminario Fisiología unab 1

seccion1 figura 1 a. ¿cuál es la porción hidrofílica e hidrofóbica en la molécula de fosfolípido? los fosfolípidos son anfipáticos, esto es que son simultaneamente hidrofílicos e hidrofóbicos. en efecto, una parte de su estructura es soluble en agua (hidrofílica), mientras que la otra, es soluble en lípidos (hidrofóbica). es en la parte hidrofílica donde se encuentran el grupo fosfato y el aminoalcohol o base nitrogenada. esta característica estructural hace posible que los fosfolípidos participen en el intercambio de sustancias entre un sistema acuoso y un sistema lipídico, separando y aislando a los dos sistemas, a la vez que los mantiene untos. b. ¿por qué razón en un medio acuoso la estructura más estable que forman los fosfolípidos es una micela? en disoluciones acuosas las mol!culas anfifílicas forman micelas en las que los grupos polares están en la superficie y las partes apolares quedan inmersas en el interior de la micela en una disposición que elimina los contactos desfavorables entre el agua y las zonas hidrófobas y permite la solvatación de los grupos de las cadenas polares. las disoluciones acuosas de anfífilos anfífilos no forman micelas hasta hasta que su concentración no sobrepasa un valor, la concentración micelar crítica (cmc), por encima del cual casi todo el anfífilo adicional se agrega para formar micelas c. ¿qué relevancia fisiológica tiene que los ácidos grasos tengan colas hidrocarbonadas saturadas o insaturadas? saturados constituyen la principal reserva energ!tica del organismo animal (como grasas grasas)) y en los vegetales (aceites aceites). ). el e"ceso de lípidos lípidos se  se almacena en grandes depósitos en los animales, en teidos adiposos. son buenos aislantes t!rmicos que se almacenan en los teidos adiposos subcutáneos de los animales de climas fríos como, por eemplo, las ballenas ballenas,, el oso polar , etc. son productores de calor metabólico, durante su degradación. un gramo de grasa produce #,$ %ilocalorías. en las reacciones metabólicas de o"idación, los prótidos y gl&cidos producen $,1 %cal. dan protección mecánica, como los constituyentes de los teidos adiposos d. las membranas de células animales tienen colesterol. ¿cómo se localiza el colesterol en la bicapa y qué importancia tiene la abundancia relativa de colesterol? el colesterol colesterol,, que ayuda a fortalecer la bicapa y disminuir su permeabilidad. el colesterol tambi!n ayuda a regular la actividad de ciertas proteínas integrales de membrana. se llama así a un tipo de proteína que es activa cuando está incorporada en una bicapa lipídica es una sustancia esencial para crear la membrana plasmática que regula la entrada y salida de sustancias en la c!lula además, el colesterol es precursor biosint!tico de las hormonas esteroides, de la vitamina d y de los ácidos biliares' abunda como tal en la bilis y en las lipoproteínas plasmáticas se encuentra tanto libre como esterificado con ácidos grasos de cadena larga. por todo esto, el colesterol en una mol!cula esencial en el organismo, pero no un nutriente esencial.

figura 2 a. ¿cuál es la diferencia entre una proteína integral y una periférica? las proteinas integrales son las que atraviesan la bicapa lipidica de la membrana plasmatica (son proteinas transmembranas) y tienen un dominio hidrofobico y uno hidrofilico. dado que la interaccion con los lipidos de la membrana son muy fuertes, resulta dificil separarlas de ella por medios suaves. deben usarse detergentes para aislarlas. como estas proteinas atraviesan la bicapa, pueden comunicar el e"terior celular con el interior citoplasmatico, por lo tanto son las que intervienen en el transporte de sustancias de un lado a otro de la membrana. las proteinas perifericas son aquellas que no atraviesan la membrana, sino qeu estan unidas o al e"teriror  celular o a la cara citoplasmatica. estan unidas a la bicapa a traves de la union covalente a un lipido de la misma. suelen ser proteinas estructurales y que intervienen en el reconocimiento de otras celulas (cuando estan en la parte e"terna de la misma). las interacciones con la bicapa son mucho mas debiles por lo que se las puede separar a traves de metodos suaves como cambio de ph o de fuerza ionica. b. ¿qué tipo de aminoácidos esperaría encontrar en los dominios de una proteína integral que están embebidos en la bicapa en comparación con aquéllos que están en el citosol o en el medio etracelular?

c.

¿qué funciones cumplen las proteínas integrales de membrana?

canales proteínas integrales (generalmente glicoproteínas) que act&an como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la c!lula transportadoras son proteínas que cambian de forma para dar paso a determinados productos receptores son proteínas integrales que reconocen determinadas mol!culas a las que se unen o fian. estas proteínas pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. la mol!cula que se une al receptor se llama ligando. enzimas pueden ser integrales o perif!ricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana anclaes del citolesqueleto son proteínas perif!ricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fiar los filamentos del citoesqueleto. marcadores de la identidad de la c!lula son glicoproteínas y glicolípidos características de cada individuo y que permiten identificar las c!lulas provenientes de otro organismo. por eemplo, las c!lulas sanguíneas tienen unos marcadores abo que hacen que en una transfusión sólo sean compatibles sangres del mismo tipo. al estar hacia el e"terior las cadenas de carbohidratos de glicoproteínas y glicolípidos forma una especie de cubierta denominada glicocali".

figura ! a. ¿cuál es el factor determinante del flu"o neto de moléculas de soluto? los movimientos de las mol!culas en el interior de una solución se denominan fluos. este sistema de transporte es el más simple, y para mol!culas sin carga (neutras) el fluo neto viene dado por la ley de fic%

o ley de la difusión. el cual relaciona directamente como varia concentración de soluto en el tiempo, por lo tanto los factores determinantes vendrían siendo la capacidad de permeabilidad que la membrana posee lo que se le denomina coeficiente de difusión que además relaciona el área con la que interact&a el soluto y la diferencia de concentración e"istentes entre ambos compartimientos.

b. suponga que transcurrió un tiempo infinitamente largo y usted mide la concentración de la solución en los dos compartimientos# ¿qué debiera encontrar? eplique su respuesta. debido a que es una membrana que en este caso no es selectiva deando libremente que fluya tanto partículas de soluto como de agua ,ambas concentraciones deberías igualarse logrando un valor bastante similiar alcanzando el equilibrio. c.

suponga que se reduce el área disponible para que ocurra el flu"o# ¿qué ocurrirá con el flu"o neto? el fluo neto se encuentra representado por la ley de fic%, este relaciona directamente proporcional el área que se emplea para la difusión por lo tanto si disminuimos el área a utilizar nuestro fluo neto de soluto va a disminuir considerablemente. d. si este mismo sistema tuviera una membrana con un espesor mayor# ¿cómo sería el flu"o de moléculas comparado con un sistema con una membrana de menor grosor? la velocidad inicial a la que un soluto difunde a trav!s de la bicapa es directamente proporcional a la concentración e inversamente proporcional al grosor de la membrana. por lo tanto si aumentamos el grosor de la membrana el fluo se ver ía seriamente disminuido e.

grafique la relación eistente entre el flu"o neto $e"e y% y la diferencia de concentración entre los compartimientos $e"e %

figura & utilizando el modelo de la siguiente figura indique los mecanismos de transporte en membranas biológicas

*+-+/0 +234

la difusión simple se lleva a cabo cuando el movimiento de sustancias en la c!lula iguala las concentraciones de un medio determinado. este tipo de transporte se realiza de manera espontánea, principalmente con gases como el nitrógeno, dió"ido de carbono, o"ígeno y mol!culas sin carga como el etanol y la urea, los cuales pueden entrar y salir libremente seg&n la concentración del medio donde la sustancia se encuentre. una característica importante es que el transporte se da sin gasto de energía, a favor del gradiente de concentración.5 no requiere de la intervención de proteínas de membrana, pero sí de las c aracterísticas de la sustancia a transportar y de la naturaleza de la bicapa. para el caso de una membrana fosfolipídica pura, la velocidad de difusión de una sustancia depende de su •

gradiente de concentración,

•

hidrofobicidad,

•

tama6o,

•

carga, si la mol!cula posee carga neta.

estos factores afectan de diversa manera a la velocidad de difusión pasiva •

a mayor gradiente de concentración, mayor velocidad de difusión,

•

a mayor hidrofobicidad, esto es, mayor coeficiente de partición, mayor solubilidad en lípido y por tanto mayor velocidad de difusión,

•

a mayor tama6o, menor velocidad de difusión,

*+-+/0 78+3+97*7

la difusión facilitada involucra el uso de un proteína para facilitar el movimiento de mol!culas a trav!s de la membrana. en algunos casos, las mol!culas pasan a trav!s de canales con la proteína. en otros casos, la proteína cambia su forma, permitiendo que las mol!culas pasen a trav!s de ella.

bao el mismo principio termodinámico que en el caso de la difusión simple, es decir, que el soluto a transportar lo hace a favor de gradiente, la difusión facilitada opera de modo similar, pero está facilitada por la e"istencia de proteínas canal, que son las que facilitan el transporte de, en este caso, agua o algunos iones y mol!culas hidrófilas. estas proteínas integrales de membrana conforman estructuras en forma de poro inmersas en la bicapa, que dean un canal interno hidrofílico que permite el paso de mol!culas altamente lipófobas como las mencionadas anteriormente. la apertura de este canal interno puede ser constitutiva, es decir, continua y desregulada, en loscanales no regulados, o bien puede requerir una se6al que medie su apertura o cierre es el caso de los canales regulados.1

'()*+,-(')-(/+

un transportador puede movilizar diversos iones y mol!culas. seg&n la direccionalidad, se distinguen •

el transporte por medio de proteínas llamado simporte es tambi!n llamado cotransporte, mueve un ion a favor de su gradiente de concentración y otro en contra de su gradiente pero en el mismo sentido, este transporte gasta un atp de energía pero lo obtiene al momento en que mueve al ion a favor de su gradiente. este transporte es característico de varios procesos fisiológicos muy importantes, especialmente en el epitelio absorbente del intestino delgado y el t&bulo renal. eemplo de este transporte es el denominado sglut

•

el transporte por medio de proteínas llamado antiporte es tambi!n denominado contratransporte,mueve dos mol!culas o dos iones en sentidos opuestos tambi!n con un gasto de energía de un atp. /0/1,- / 1/3)*4+1- / )3345*

una de las bombas de mayor relevancia en c!lulas animales es la bomba sodio:potasio, que opera mediante el mecanismo siguiente; 1. unión de tres na. el cambio de conformación hace que el na8 un su"eto sufre una hemorragia y pierde ; litro de sangre. en el instante en que se produce esta situación# epliqueB a. ¿qué sucede con la osmolaridad del medio etracelular? se mantendrá, ya que se está perdiendo no hay perdida e"clusiva de agua o de soluto, si no que de ambos. lo que se pierde es volumen. b. ¿qué sucede con la concentración y la cantidad de na@ del líquido etracelular? c. ¿qué sucede con el volumen etracelular? la cantidad total de na< inmediatamente despu!s de la hemorragia obviamente baa, pero recordemos que no se perdió sólo sal de sodio ni sólo agua, sino un litro de solución (en la que habían un montón de c!lulas, pero estoy simplificando). por lo tanto, la concentración se mantiene.

figura C

a. si la concentración de D@ en el plasma es de &#= meql# calcule los milimoles totales de D@ que hay en el compartimiento etracelular.

b. si la concentración de na@ del líquido etracelular es de ;&= meql# calcule los milimoles totales de na@ del líquido etracelular 

c. ¿cuál es la osmolaridad del medio etracelular?

d. ¿cuál es la osmolaridad del medio intracelular?

figura C

figura E a. ¿qué mecanismos determinan el potencial de membrana de una célula ecitable en reposo? el potencial de membrana se debe a la distribución diferencial de iones entre el interior y el e"terior celular. estepotencial de membrana es mantenido a lo largo del tiempo por el transporte activo de iones por parte de bombas, tales como la bomba sodio:potasio y la bomba de calcio. estas proteínas usan la energía de hidrólisis de atp para transportar iones en contra de su gradiente electroquímico, manteniendo así los gradientes de concentraciones iónicas que definen el potencial de membrana. b. considerando que las concentraciones de cada ion mostradas en la figura son las normales# indique el sentido del movimiento pasivo de D@ y de na@. el potasio ingresa a la celula para asi mantener las cargas negativas en igualdad con las positivas del e"terior de la celula para esto la bomba ingresa =% y saca > na asi logra mantener el reposo.

c8 ¿cómo afectará el potencial de membrana el movimiento pasivo de ambos iones? a la celula ingresa na y % de forma pasiva lo que uega un papel fundamental en la mantención del reposo celular, estos además están encargados de llevar a la c!lula a una fase ascendente del potencial de acción d8 eplique el papel de la bomba de na@8D@atpasa e investigue su importancia a nivel fisiológico. la función principal de la bomba es revertir la despolarización generada al elevar el pontecial de acción ante un estimulo, la forma que lo hace es llevar ambos iones en contra de sus gradientes por lo tanto utiliza energía. el transporte activo de na< y %< tiene una gran importancia fisiológica. de hecho todas las c!lulas animales gastan más del >DE del atp que producen (y las c!lulas nerviosas más del ;DE) para bombear estos iones.

mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celular  la bomba de na