Retroalimentación

Las hormonas esteroideas son lípidos y pueden atravesar la bicapa lipídica de la membrana plasmática.

Los iones y otras moléculas, como proteínas y glúcidos, tienen carga o son polares y no son liposolubles. No pueden atravesar bicapa lipídica y necesitan mecanismos de transporte específicos para poder hacerlo.

Retroalimentación

La cadena transportadora de electrones produce ATP, y si se inhibe deja de haber ATP disponible para la célula. La falta de ATP no afectaría ni a la difusión simple ni a la difusión facilitada, ya que estos tipos de transporte a través de membrana no necesitan energía.

El transporte activo requiere ATP, y si no hay ATP no se puede realizar.

Si la temperatura aumenta hasta 60ºC se produciría la desnaturalización de los transportadores y afectaría tanto al transporte activo como a la difusión facilitada.

Retroalimentación

1. Indica el nombre del mecanismo de transporte que se representa en la figura y señala en qué dirección tendrá lugar el transporte de H₂O si la presión osmótica es más alta en el lado extracelular que en el lado intracelular de la membrana.

El mecanismo de transporte que permite el paso de agua a través de la membrana plasmática es la ósmosis, y en este caso concreto ocurre mediante difusión facilitada a través de acuaporinas, que son proteínas de canal específicas para el agua. Aunque el agua puede atravesar en parte la bicapa lipídica por difusión simple, este proceso es muy lento. En las células, el transporte eficiente del agua se realiza casi exclusivamente por estas proteínas canal.

La dirección del movimiento del agua viene determinada por el gradiente osmótico, es decir, por la diferencia de concentración de solutos entre los dos lados de la membrana. El agua siempre se desplazará desde la zona de menor concentración de solutos (menor presión osmótica) hacia la de mayor concentración de solutos (mayor presión osmótica) para intentar igualar la concentración a ambos lados. Por tanto, si la presión osmótica es más alta en el lado extracelular, el agua saldrá de la célula, lo que puede llevar a un fenómeno de deshidratación celular.

2. Indica cómo se llama el mecanismo que permite transportar de forma específica hacia el interior de la célula macromoléculas de elevada masa molecular. Explica brevemente cómo tiene lugar este tipo de transporte.

El mecanismo que permite la entrada específica de macromoléculas de gran tamaño en la célula se llama endocitosis mediada por receptor. Este tipo de transporte activo permite incorporar al interior celular sustancias que, por su tamaño o polaridad, no pueden atravesar la membrana plasmática de forma directa.

El proceso comienza cuando las macromoléculas del medio extracelular se unen a receptores específicos localizados en la membrana plasmática. Esta unión desencadena una invaginación de la membrana que forma una especie de bolsillo. A continuación, este bolsillo se estrangula y se cierra, generando una vesícula endocítica que contiene en su interior la macromolécula unida a su receptor. Esta vesícula se introduce en el citoplasma y, posteriormente, se fusiona con un endosoma o un lisosoma, donde el contenido puede ser degradado y aprovechado por la célula.

Este mecanismo es esencial, por ejemplo, para la incorporación de hormonas, lipoproteínas o complejos vitamínicos.

3. Explica qué es el potencial de membrana y señala qué elemento de la membrana es esencial para generar este potencial y cómo lo hace.

El potencial de membrana es la diferencia de cargas eléctricas entre el interior y el exterior de la membrana plasmática de una célula. Esta diferencia se debe principalmente a la distribución desigual de iones, como sodio (Na⁺), potasio (K⁺), cloro (Cl⁻) y proteínas cargadas negativamente. Como resultado, en la mayoría de las células animales, el interior de la célula es eléctricamente negativo en comparación con el exterior.

El elemento clave para establecer y mantener este potencial es la bomba de sodio-potasio (Na⁺/K⁺ ATPasa), una proteína de membrana que consume ATP para transportar iones contra su gradiente de concentración. En cada ciclo, expulsa tres iones Na⁺ al exterior celular e introduce dos iones K⁺ al interior. Esta acción genera un desequilibrio neto de carga positiva, provocando que el interior celular quede más negativo que el exterior.

Este potencial es fundamental para numerosas funciones celulares, especialmente en células excitables como las neuronas y fibras musculares, ya que permite la transmisión de señales eléctricas.

Retroalimentación

¿Cuál es la estructura que se observa en la imagen? Explique brevemente su funcionamiento (1 punto).

La estructura que se observa en la imagen es la bomba sodio-potasio (Na⁺/K⁺-ATPasa), una proteína de transporte localizada en la membrana plasmática de prácticamente todas las células animales. Su función principal es mantener el gradiente iónico esencial para la excitabilidad celular, el volumen celular y el transporte de otras sustancias.

Esta bomba realiza un transporte activo primario, ya que utiliza la energía proveniente de la hidrólisis de una molécula de ATP para mover iones sodio (Na⁺) y potasio (K⁺) en contra de sus respectivos gradientes de concentración. Por cada ciclo de funcionamiento, expulsa 3 iones Na⁺ al exterior de la célula e introduce 2 iones K⁺ al interior, lo que también contribuye a mantener una carga eléctrica negativa en el interior celular (potencial de membrana).

Este mecanismo es vital para funciones como la conducción nerviosa, la contracción muscular, y la absorción de nutrientes en muchos tejidos.

Retroalimentación

a) Relacione cada característica de la columna de la izquierda con un único concepto de entre los de la derecha (1 punto)

Además de regular el paso selectivo de sustancias, las membranas biológicas cumplen múltiples funciones vitales. Algunas de las más destacadas son:

1. Recepción de señales

   • Las membranas contienen receptores específicos para hormonas, neurotransmisores o señales externas. Esta función es fundamental en la comunicación celular.

2. Reconocimiento e identidad celular

   • Gracias a las glucoproteínas y glucolípidos del glucocálix, las células pueden ser reconocidas por otras, por ejemplo en el sistema inmunitario o durante procesos de adhesión celular.

3. Compartimentación

   • Las membranas permiten dividir el interior celular en compartimentos, como orgánulos (núcleo, mitocondrias, etc.), separando procesos metabólicos incompatibles.

4. Anclaje del citoesqueleto

   • Las proteínas de membrana se conectan al citoesqueleto, dando forma y estabilidad a la célula, y permitiendo su movimiento.

5. Participación en reacciones enzimáticas

   • Muchas enzimas están ancladas a la membrana y catalizan reacciones (como en la membrana mitocondrial o tilacoides del cloroplasto).

6. Endocitosis y exocitosis

   • La membrana participa en la captación y liberación de grandes partículas, mediante procesos de fusión y gemación vesicular.

c) Indique los tres componentes principales de la membrana plasmática y describa brevemente su localización en la misma (0,5 puntos)

La membrana plasmática es una estructura dinámica, con múltiples componentes que se organizan según el modelo de mosaico fluido:

1. Fosfolípidos

   • Forman la bicapa lipídica, que es la estructura base.

   • Cada molécula tiene una cabeza polar (hidrofílica) orientada hacia el medio acuoso (citoplasma y exterior) y dos colas apolares (hidrofóbicas) orientadas hacia el interior de la bicapa.

2. Proteínas de membrana

   • Se clasifican en:

     • Integrales (transmembrana): atraviesan la bicapa lipídica; algunas actúan como canales o transportadores.

     • Periféricas: están asociadas a una sola cara de la membrana.

   • Desempeñan funciones como transporte, señalización, adhesión, actividad enzimática o anclaje estructural.

3. Glúcidos (carbohidratos)

   • Se unen a lípidos (glucolípidos) o proteínas (glucoproteínas), y se sitúan exclusivamente en la cara externa de la membrana.

   • Forman el glucocálix, importante para el reconocimiento celular y la adhesión entre células.

Además, podemos mencionar un cuarto componente relevante:

4. Colesterol (presente en células animales)

   • Insertado entre los fosfolípidos.

   • Regula la fluidez de la membrana, evitando que sea demasiado rígida o demasiado fluida según la temperatura.

Retroalimentación

a) Indique un compartimento con un pH significativamente diferente al resto.

Uno de los compartimentos celulares que presenta un pH significativamente distinto al citosol es el lisosoma, cuyo interior es ácido, con un pH aproximado de 4,5 a 5, mientras que el citosol tiene un pH cercano a 7,2.

Otros compartimentos también tienen pH alterado, como el endosoma, el aparato de Golgi o el espacio intermembrana mitocondrial, pero el lisosoma es el ejemplo más característico por su pH muy ácido.

b) ¿Cuál es el proceso o componente celular responsable de esa diferencia de pH?

La diferencia de pH en estos compartimentos se debe principalmente a la acción de bombas de protones (H⁺), que son proteínas transportadoras situadas en las membranas de los orgánulos. Estas bombas utilizan ATP para bombear protones (H⁺) desde el citosol hacia el interior del compartimento, acidificándolo.

• En el caso del lisosoma, la bomba H⁺-ATPasa es la responsable de introducir protones en su lumen.

• En la mitocondria, el gradiente de protones se genera durante la cadena de transporte de electrones, donde los protones se bombean al espacio intermembrana, acidificándolo.

c) Explique la importancia del pH en dicho compartimento con respecto a su función.

El pH ácido de ciertos orgánulos no es un simple subproducto, sino una condición esencial para su correcto funcionamiento. A continuación, se explica la relevancia del pH en varios compartimentos:

Lisosoma

• Su pH ácido es necesario para la activación de enzimas hidrolíticas (como proteasas, nucleasas, lipasas, etc.), que solo funcionan en medios ácidos.

• Estas enzimas digieren materiales que llegan al lisosoma (por autofagia o fagocitosis), pero permanecen inactivas en el citosol, lo cual es una medida de seguridad celular.

Endosoma

• El descenso progresivo del pH en los endosomas facilita la disociación de ligandos de sus receptores (por ejemplo, en la endocitosis mediada por receptor).

• También participa en la maduración del endosoma hacia un lisosoma.

Aparato de Golgi

• El pH ligeramente ácido en el interior de las cisternas del Golgi es necesario para la actividad de enzimas modificadoras, como glicosiltransferasas y glicosidasas, que procesan y clasifican las proteínas.

Espacio intermembrana mitocondrial

• En este compartimento, el pH es más ácido que en la matriz mitocondrial, debido a la acumulación de protones. Esto crea un gradiente electroquímico (fuerza protón-motriz) esencial para la fosforilación oxidativa: los protones regresan a la matriz a través de la ATP sintasa, generando ATP.