Retroalimentación

1. Indica cuatro tipos de moléculas que formen parte de la membrana plasmática y que se representen en el esquema. Indica cuál de ellas participa en el reconocimiento celular.

La membrana plasmática está compuesta por diversos tipos de moléculas, cuya interacción y disposición determinan sus propiedades estructurales y funcionales. Cuatro tipos de moléculas representadas habitualmente en los esquemas de membranas son:

1. Fosfolípidos: Son los componentes principales de la bicapa lipídica. Poseen una cabeza polar (hidrofílica) y dos colas apolares (hidrofóbicas), lo que les confiere carácter anfipático. Forman espontáneamente la estructura básica de la membrana al situarse en disposición bicapa.

2. Proteínas integrales de membrana: Se insertan en la bicapa y muchas de ellas la atraviesan completamente. Participan en funciones como el transporte de sustancias, la señalización celular o la adhesión entre células.

3. Colesterol: Molécula lipídica que se intercala entre los fosfolípidos. Modula la fluidez y estabilidad de la membrana en función de la temperatura.

4. Glucolípidos y glucoproteínas: Son lípidos o proteínas a los que se unen oligosacáridos en la cara externa de la membrana (hemimembrana externa). Estas cadenas glucídicas sobresalen del exterior celular y están implicadas en procesos de reconocimiento celular, como ocurre en la interacción entre células inmunitarias o en el reconocimiento de tejidos.

La molécula que participa directamente en el reconocimiento celular son los oligosacáridos unidos a lípidos (glucolípidos) o a proteínas (glucoproteínas). Estas estructuras constituyen el glucocálix, que permite a la célula interaccionar con su entorno de forma específica.

2. Indica cómo se llama el movimiento de un componente de membrana de una hemimembrana a otra, señala cuál es el compuesto que con mayor facilidad puede hacer este tipo de movimiento, explica por qué y señala qué función desempeña este compuesto en la membrana.

El movimiento de un lípido de una hemicapa (o hemimembrana) a la otra dentro de la bicapa lipídica se denomina difusión transversal o movimiento "flip-flop". Es un proceso poco frecuente de forma espontánea debido a que requiere que la parte polar del lípido atraviese la región hidrofóbica de la bicapa, lo que es energéticamente desfavorable.

El colesterol es el compuesto que con mayor facilidad puede realizar este tipo de movimiento, debido a su estructura molecular: posee un grupo hidroxilo como única parte polar, que es pequeño y no tiene carga eléctrica. Esto le permite desplazarse a través de la región hidrofóbica con mayor facilidad que otras moléculas más polares o voluminosas.

En cuanto a su función, el colesterol actúa como regulador de la fluidez de la membrana:

• A temperatura normal o alta, el colesterol interacciona con las colas hidrocarbonadas de los fosfolípidos, reduciendo su movilidad, lo que disminuye la fluidez y aumenta la estabilidad de la membrana.

• A bajas temperaturas, impide que las cadenas hidrocarbonadas se empaqueten de forma excesiva y adopten una estructura sólida (tipo gel), manteniendo un nivel adecuado de fluidez.

Así, el colesterol actúa como un "tamponador" de la fluidez, estabilizando la membrana frente a cambios de temperatura.

3. Indica si, en la membrana que se representa en el esquema, la hemimembrana externa y la hemimembrana interna tendrían el mismo o diferente grado de fluidez. Justifica tu respuesta.

No, la hemimembrana interna y la hemimembrana externa no tendrían el mismo grado de fluidez.

La hemimembrana interna sería más fluida que la externa. Esto se debe a que presenta una mayor proporción de fosfolípidos con ácidos grasos insaturados, es decir, con dobles enlaces en sus cadenas hidrocarbonadas. Estos enlaces provocan codos o torsiones en las cadenas, lo que impide que se empaqueten con fuerza entre ellas. Como consecuencia, las interacciones hidrofóbicas entre las colas lipídicas son más débiles, y eso incrementa la fluidez de la membrana.

Por el contrario, la hemimembrana externa, con una proporción mayor de ácidos grasos saturados, posee cadenas rectas que interaccionan más eficazmente entre sí, lo que reduce la movilidad de los fosfolípidos y, por tanto, la fluidez.

Retroalimentación

a) ¿Qué estructura representa la siguiente imagen? Justifíquelo.

La imagen representa la membrana plasmática o membrana celular.
Se identifica por su organización en una bicapa lipídica compuesta principalmente por fosfolípidos, con proteínas integrales y periféricas, moléculas de colesterol, componentes glucídicos (glucolípidos y glucoproteínas), y la asociación con el citoesqueleto en su cara interna. Esta estructura es característica de todas las células y permite la compartimentación y el intercambio selectivo con el medio.

b) Identifique las estructuras señaladas con los números 1 al 7.

1. Bicapa lipídica: estructura fundamental de la membrana formada por fosfolípidos con doble orientación (anfipática).

2. Colesterol: lípido esteroideo que regula la fluidez y estabilidad de la membrana.

3. Citoesqueleto (o córtex celular): red de filamentos proteicos asociados a la cara interna de la membrana que proporciona soporte y forma celular.

4. Glucolípido (o parte del glucocálix): molécula lipídica con una cadena glucídica en la cara externa, implicada en el reconocimiento celular.

5. Proteína integral de membrana: atraviesa la bicapa y participa en funciones como el transporte, la señalización o la adhesión celular.

6. Glucoproteína: proteína con cadena de azúcares expuesta al exterior celular, parte del glucocálix; interviene en reconocimiento y comunicación celular.

7. Fosfolípido (hemicapa interna): componente de la monocapa interna de la bicapa lipídica; posee una cabeza polar y dos colas hidrofóbicas.

c) Si esta estructura presentara una gran cantidad de moléculas identificadas con el número 2, ¿qué le ocurriría a esta estructura? Justifique su respuesta. (0,2 puntos)

Si la membrana plasmática presentara una alta concentración de colesterol (n.º 2), su fluidez disminuiría a temperaturas fisiológicas, ya que el colesterol se interpone entre los ácidos grasos de los fosfolípidos, restringiendo su movilidad. Sin embargo, en temperaturas bajas, el colesterol previene el empaquetamiento excesivo, aumentando ligeramente la fluidez. Por tanto, actúa como un amortiguador térmico, estabilizando la membrana ante cambios de temperatura.

d) ¿En qué se parecen y en qué se diferencian las estructuras A y B en cuanto a su función? 

Semejanzas:

• Tanto la estructura A (proteína de canal) como la estructura B (bomba o proteína transportadora con fosforilación) son proteínas transmembrana que participan en el transporte de sustancias a través de la membrana plasmática.

• Ambas son específicas para determinadas moléculas y contribuyen al mantenimiento del equilibrio celular.

Diferencias:

Retroalimentación

a. Si una célula A presenta una membrana que es impermeable a esa sustancia, ¿qué sucederá con el agua en el interior de la célula? Justifica tu respuesta. (Calificación 0,5 puntos)

El agua entrará en la célula desde el espacio intersticial porque el interior de la célula es hipertónico respecto al exterior, que sería hipotónico. Debido a la diferencia osmótica y la naturaleza semipermeable de la membrana celular, el agua se moverá hacia la región con mayor concentración de solutos (el interior de la célula).

b. ¿Se producirá en la célula A alguna variación de su volumen? Justifica tu respuesta. (Calificación 0,5 puntos)

Sí, se producirá un incremento del volumen celular. Esto se debe a la entrada de agua a favor del gradiente osmótico, como resultado de la diferencia de concentración de la molécula X entre el interior y el exterior de la célula.

c. En esas mismas condiciones, en otro tipo celular, la célula B, se produce el paso de la molécula X con carga eléctrica del enunciado, desde el interior hacia el exterior, de modo que la concentración intracelular e intersticial se igualan. Indica cómo podría producirse este proceso. (Calificación 0,5 puntos)

La célula B presenta un sistema de transporte de difusión facilitada mediado por una proteína de canal o una permeasa (proteína transportadora o "carrier"). Este proceso es pasivo y no requiere energía, permitiendo que la molécula X se desplace a favor de su gradiente de concentración hasta igualar las concentraciones intracelular e intersticial.

d. En esas mismas condiciones, en un tercer tipo celular, la célula C, se produce el paso de la molécula X hacia el interior, de modo que la concentración intracelular sube a 0,15 M. Indica cómo podría explicarse este proceso. (Calificación 0,5 puntos)

La célula C presenta un sistema de transporte activo que trabaja en contra del gradiente de concentración. Este proceso requiere el aporte de energía (ATP) y utiliza una proteína transportadora o bomba para mover la molécula X desde el medio intersticial hacia el interior de la célula, aumentando así la concentración intracelular a 0,15 M.

Retroalimentación

1) (1 punto)

1: cabezas polares de los fosfoglicéridos: interaccionan con el medio extracelular.

2: colas apolares de los fosfolípidos: constituyen una zona interna de la membrana de carácter hidrofóbico que ayuda a mantener su integridad.

3: proteína (intrínseca): transporte a través de la membrana, identificador celular, receptor de membrana, etc.

4: colesterol: incremento de la tensión de la membrana, elemento estructural.

 2) En el dibujo se representan la difusión facilitada (transporte de glucosa) y el transporte activo (bomba de sodio-potasio).

• La difusión facilitada es un mecanismo de transporte pasivo, a favor de gradiente, que no necesita aportación energética. Lo realizan proteínas intrínsecas que reconocen más o menos específicamente la sustancia que introducen en el el interior de la célula (glucosa en este caso).
• El transporte activo es un mecanismo de transporte con gasto energético y que, por lo tanto, puede ir en contra de gradiente. El transporte se efectúa gracias a una proteína intrínseca de la membrana que actúa de forma simultánea como una permeasa (facilita el transporte del sodio y del potasio) y como una enzima (que hidroliza ATP y libera la energía necesaria para el transporte). Se ha llamado a esta enzima ATPasa. Para poder funcionar, esta enzima requiere la presencia simultánea de sodio y de potasio. La hidrólisis del ATP se realiza en varias fases en las que se expulsa el sodio y se introduce el potasio en la célula.

Retroalimentación

a) ¿Qué estructura representa la imagen? [0,2]

La imagen representa una membrana biológica, también llamada membrana plasmática cuando recubre toda la célula. Es una estructura fundamental que delimita la célula y regula el paso de sustancias entre el medio interno y el externo.

b) Identifique los componentes señalados con las letras A, B, C, D, E, F y G [0,7]

• A: bicapa lipídica (formada principalmente por fosfolípidos)

• B: oligosacárido (cadena corta de azúcares, generalmente asociada a proteínas o lípidos)

• C: proteína transmembrana (integral o intrínseca)

• D: fosfolípido

• E: colesterol

• F: proteína periférica (extrínseca)

• G: glucoproteína (proteína con uno o más oligosacáridos unidos)

c) Relacione las siguientes funciones con algún componente celular de los identificados [0,6]:

• Fluidez: componente D (fosfolípido), que gracias a su disposición en bicapa y la presencia de ácidos grasos insaturados, permite el movimiento lateral de las moléculas en la membrana; también contribuye el colesterol (E) al modular la rigidez o fluidez.

• Reconocimiento celular: componente B (oligosacárido), que forma parte de glucolípidos y glucoproteínas (G), participando en la identificación celular frente a otras células o patógenos. También se acepta G (glucoproteína) y C (proteína integral), que pueden presentar sitios de unión específicos.

• Transporte de sustancias: componente C (proteína transmembrana), ya que forma canales o transportadores que permiten el paso de moléculas específicas a través de la membrana.

d) Explique la estructura y composición del componente señalado con la letra D, relacionándolo con su función [0,5]

El componente D es un fosfolípido, que se caracteriza por ser una molécula anfipática:

• Posee una cabeza polar (hidrofílica), formada por un grupo fosfato unido a glicerol.

• Tiene dos colas apolares (hidrofóbicas), formadas por cadenas de ácidos grasos.

Esta estructura permite que los fosfolípidos se organicen en bicapa, con las cabezas polares orientadas hacia el medio acuoso interno y externo, y las colas apolares enfrentadas entre sí en el interior de la membrana, alejadas del agua.

Función: Esta disposición permite formar una barrera selectiva y semipermeable, esencial para mantener el equilibrio interno celular y controlar el paso de sustancias.