4º medio electivo Biologia Guía 2 de Célula, genoma y organismo

Colegio Antil Mawida
Departamento de Ciencias
Profesor(a): Nicole Vega.
Biología y Ciencias Naturales.
Guía de Trabajo
Refuerzo Contenido y Aprendizaje
N°
Fecha
Tiempo
2
27-05-2015
2 Horas
Nombre del/la alumno/a
PUNTAJE TOTAL: 125 puntos.
PUNTAJE OBTENIDO:……………. puntos.
CALIFICACIÓN:…………………………. PUNTAJE PSU:…………………….. puntos.
FECHA DE ENTREGA:………………….
Unidad Nº 1
Integración célula – organismo.
Núcleos temáticos de Transporte y comunicación celular.
la Guía
Objetivos de la Guía Diferenciar los tipos de transporte celular y comprender que
gracias a diversas proteínas las células se comunican.
Aprendizaje
Las células poseen mecanismos muy elaborados y variados de
Esperado
transmisión e interpretación de señales que permiten una
coordinación de sus actividades en comunidades unicelulares o
multicelulares.
Instrucciones
1. - Todas las guías deben llevar el primer nombre, apellidos, curso y la fecha.
2. - Solo se le dará una copia de la guía, en caso de pérdida, deberá ingresar a la página
del liceo o a la siguiente página https://sites.google.com/site/biologianicolevegac/ para
descargar e imprimir el documento, en caso de inasistencia, debe dar aviso al docente a
cargo de la asignatura, para recibir el documento.
3. Tiempo estimado 180 minutos.
Desarrollo de Contenido
Transporte celular
La membrana plasmática
actúa
como
una
barrera
selectiva al paso de sustancias,
permitiendo el paso de pequeñas
moléculas e impidiendo el paso
de otras de mayor tamaño. Para
facilitar el tráfico de sustancias a
través de la membrana, existen
mecanismos de transporte que
permiten el intercambio de
sustancias entre el medio externo
e interno. De acuerdo a si existe o
no gasto de energía, estos
mecanismos se pueden clasificar en transporte activo y transporte pasivo,
respectivamente.
Transporte pasivo
Es un proceso de transporte de sustancias, que se realiza en forma espontánea,
sin gasto de energía y a favor del gradiente de concentración , es decir, desde un
medio donde las moléculas se hallan más concentradas hacia un medio donde su
concentración es menor, se distinguen tres tipos de transporte pasivo:
Osmosis: Es el paso de agua a través de la membrana
plasmática. En las células, el flujo de agua se realiza desde un
medio con menor concentración de solutos hacia un medio
con mayor concentración de solutos.
Si una célula es puesta en una solución isotónica, es
decir, donde la concentración de solutos es la misma que al
interior de la célula, el movimiento del agua está en equilibrio,
vale decir, la cantidad de agua fluye hacia dentro y fuera de la
célula es la misma.
Si la concentración de solutos es menor fuera de la célula, se dice que se
encuentra en una solución hipotónica, y en esta situación el movimiento del agua es
mayor hacia el interior de la célula. En este medio, las células animales experimentan
lisis, es decir, el rompimiento de la membrana plasmática, dad la gran cantidad de agua
que ingresa en ellas. En las células vegetales, en cambio, al estar provistas de una pared
celular rígida, el agua que penetra genera una presión de turgencia.
Por último, si la concentración de solutos es mayor en el medio extracelular,
solución hipertónica, ocurre un mayor movimiento de agua hacia el medio externo,
motivo por el cual la célula pierde agua y reduce su volumen. En las células vegetales,
dado que la mayor parte del agua se ubica en las vacuolas, al encontrarse en este tipo de
medio estos organelos se retraen, fenómeno conocido como plasmólisis.
Difusión simple
Es el paso, a través de la membrana
plasmática, de pequeñas moléculas sin
carga solubles en la bicapa lipídica, tales
como algunos gases (oxígeno y dióxido de
carbono). Para que una molécula se
difunda a través de la membrana es
necesario que exista una diferencia de
concentración entre el medio externo y el
interno.
Difusión facilitada
Existen moléculas como aminoácidos,
glucosa y pequeños iones que, por sus
características químicas y de tamaño, no pueden
difundirse a través de la bicapa lipídica y
requieren de proteínas transportadoras para su
difusión.
Las
proteínas
transportadoras
se
encuentran inmersas en la membrana plasmática
y pueden ser de dos tipos: canales proteicos,
formados por proteínas que al unirse a la molécula a transportar, cambian su forma
llevándolas hacia el interior de la célula.
Transporte activo
Es un proceso de intercambio de sustancias a través de la membrana. Se realiza
con gasto de energía y en contra de un gradiente de concentración, es decir, desde un
medio con menor concentración hacia otro con mayor concentración. Las proteínas
transportadoras que intervienen en el transporte de moléculas requieren de un aporte
energético, en forma de ATP.
En el mecanismo de transporte activo es posible distinguir dos clases de
transporte: uno mediado por proteínas transportadoras y otro mediado por vesículas.
Transporte activo mediado por transportadores
En los mecanismos de transporte activo mediado por transportadores se encuentran:
Bomba Na+/K+ o ATPasa
La bomba Na+/K+ o ATPasa es un conjunto de proteínas de membrana que
transporta moléculas en contra del gradiente de concentración, utilizando la energía que
se desprende de la hidrólisis del ATP.
Al interior de las células la concentración de Na+ es baja respecto al medio
extracelular, en cambio, la concentración de K+ es alta en el medio intracelular y baja en el
medio extracelular. La bomba Na+/ K+ actúa bombeando Na+ hacia el medio extracelular y
K+ hacia el intracelular; por cada tres iones de sodio transporta dos iones de potasio.
En las células nerviosas, la bomba Na+/ K+ mantiene una distribución diferencial de
las cargas a ambos lados de la membrana, estado que se denomina potencial de
reposo, en el cual las cargas positivas se ubican al exterior de la membrana y las cargas
negativas, en el interior.
Concentraciones (nM) de sodio y potasio en las células nerviosas
Ion
Medio intracelular
Medio extracelular
Sodio
12nM
145nM
Potasio
140nM
4nM
Bomba Ca+2
Esta bomba está constituida por un conjunto de proteínas de
membrana que mediante la energía liberada en la hidrólisis de ATP,
transporta iones de Ca+2 hacia el medio externo, manteniendo así una
baja concentración de calcio intracelular. La bomba de calcio interviene en
procesos como la concentración de calcio intracelular. La bomba de calcio
interviene en procesos como la concentración muscular, expresión génica,
entre otros.
Co - transporte
En este mecanismo utiliza el gradiente de
concentración de iones sodio, generado por la bomba de
Na+/ K+, para transportar hacia el interior de la célula
sustancias como aminoácidos y glucosa. Para
transportar glucosa hacia el interior de la célula, el sodio
y la glucosa se unen a la proteína transportadora, y
ambas son trasladadas al interior de la célula.
Si las moléculas transportadoras viajan en la
misma dirección, esta forma de transporte se denomina
simporte. Si viajan en direcciones opuestas, se
denomina antiporte.
Transporte mediado por vesículas
Para transportar moléculas de alto peso molecular y partículas de mayor tamaño,
las células utilizan un mecanismo que consiste en formar vesículas membranosas donde
se engloban los productos de ingestión o de desecho. Al igual que el transporte mediado
por proteínas transportadoras, este mecanismo también requiere de un aporte energético.
Dependiendo de la dirección en que se realice, el transporte puede ser de dos tipos:
Endocitosis
Las vesículas se forman en el exterior
de la célula mediante una invaginación
de la membrana plasmática, capturando
sustancias del medio. Se distinguen tres
tipos de endocitosis: fagocitosis, donde
se forman vesículas que encierran
microrganismos y restos celulares;
pinocitosis, las vesículas permiten la
ingestión de líquidos y partículas en
disolución; y endocitosis mediada por
receptores, las partículas que se
integran deben interactuar con un receptor específico que se encuentra en la membrana,
y luego esta se invagina, formando una vesícula e incorporando la molécula a la célula.
FAGOCITOSIS
PINOCITOSIS
Exocitosis
Las vesículas citoplasmáticas que
transportan sustancias sintetizadas por
la célula o bien sustancias de desecho,
son transportadas por la célula o bien
sustancias
de
desecho,
son
transportadas hacia la membrana
plasmática donde se fusionan para
verter
su
contenido
al
medio
extracelular.
Guía de desarrollo
Rúbrica:
Categoría
Fecha de
entrega
Categoría
Fecha de
entrega
5
Entrega su
guía en la
fecha
establecid
a.
4
Entrega su
guía en la
semana de
la
fecha
establecida
.
3
Entrega su
guía
una
semana
después de
la
fecha
establecida
.
2
Entrega su
guía
dos
semanas
después de
la
fecha
establecida
.
1
Entrega su
guía
tres
semanas
después de
la
fecha
establecida
.
0
Entrega su
guía cuatro
o
más
semanas
después de
la
fecha
establecida
.
5
4
3
2
1
0
.
Puntaje Total: 5 puntos.
Puntaje obtenido: _________ puntos.
- Con la ayuda de su compañero, apuntes y bibliografía responda las siguientes preguntas
y ejercicios:
Actividad 1:
Tabla n° 1: Concentración de diferentes elementos químicos dentro y fuera de la célula.
Elemento químico
Sodio
Potasio
Magnesio
Calcio
Cloro
Concentración intracelular
en milimoles (mM)
5 – 15
140
0,5
0,0001
5 – 15
Concentración
extracelular en milimoles
(mM)
145
5
1–2
1–2
110
1. ¿Qué elemento es el más abundante dentro de la célula?, ¿y fuera de ella? (2 puntos).
2. ¿Qué elemento es el menos abundante dentro de la célula?, ¿y fuera de ella? (2
puntos).
3. ¿Qué semejanzas observan entre los medios intra y extracelular? (2 puntos)
4. La composición química a ambos lados de la membrana, ¿es desigual?, ¿por qué? (2
puntos).
5. ¿Qué relación existe entre los datos de la tabla y el concepto de membrana como límite
celular?
Expliquen. (2 puntos).
Actividad 2:
1. Los fosfolípidos ¿son moléculas polares o apolares?, ¿por qué? (2 puntos).
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2. ¿Por qué los fosfolípidos son considerados moléculas anfipáticas? Expliquen. (2
puntos).
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Actividad 3:
a. Si algunas proteínas atraviesan la bicapa lipídica, de extremo a extremo, ¿serán
moléculas anfipáticas?, ¿por qué? (2 puntos).
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b. Si una proteína solo “mira” hacia la cara externa de la membrana plasmática, ¿qué tipo
de proteína es, hidrofóbica o hidrofílica? Expliquen. (2 puntos).
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c. Con respecto a su respuesta anterior, ¿qué función podría cumplir esta proteína?
Formulen una hipótesis. (2 puntos).
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d. Se ha observado que algunas proteínas de la membrana plasmática que “miran” hacia
la cara interna de esta funcionan como enzimas. ¿Qué significa esto? Fundamenten. (2
puntos).
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2. Consulten diversas fuentes de información y respondan en su guía.
a. Hay proteínas de la membrana plasmática que sirven de anclaje para unir dos células
vecinas.
Investiguen sobre las proteínas que participan en las uniones de hendidura, en las
uniones estrechas y en los desmosomas. Acompañen la información con dibujos. (9
puntos).
b. Si el glucocálix solo se encuentra “mirando” hacia la cara externa de la membrana
plasmática, ¿qué función desempeña? (1punto).
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c. ¿Qué función cumplen las moléculas de colesterol en las membranas plasmáticas de
las células animales? (1 punto).
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Actividad 4:
(10 puntos).
Biomolécula
A
B
C
D
Nombre
Características
E
1. ¿Qué interacciones establece la célula con el medio que la circunda? (1 punto).
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2. ¿Qué pasaría si la membrana plasmática fuera completamente impermeable a todas
las sustancias del entorno celular? Explica. (1 punto).
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Actividad 5:
1. ¿En qué medio se encuentran más concentradas ambas sustancias? (1punto).
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2. ¿Las moléculas de la situación A se mueven a favor o en contra de su gradiente de
concentración?, ¿por qué? (2 puntos).
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3. ¿Las moléculas de la situación B se mueven a favor o en contra de su gradiente de
concentración?
Expliquen. (2 puntos).
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4. ¿En qué situación se necesitará energía para que las moléculas se muevan?, ¿por
qué? (2 puntos).
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Actividad 6:
En parejas, analicen el siguiente esquema, que representa la difusión simple y la difusión
facilitada por proteínas de canal y por proteínas transportadoras. Luego, respondan las
siguientes preguntas planteadas a continuación:
1. ¿Qué semejanzas presentan los dos tipos de difusión?, ¿qué diferencias? (4 puntos).
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2. ¿Qué semejanzas observan entre los tipos de difusión facilitada?, ¿qué diferencias? (4
puntos).
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3. Describan el transporte de sustancias mediante difusión facilitada. (2 puntos).
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Actividad 7:
Junto con un/a compañero/a, analicen el
siguiente esquema, que muestra el
transporte activo a través de la bomba
sodio – potasio. Luego, contesten las
preguntas que se plantean:
1. ¿Dónde se encuentra el ion sodio
(Na+) en mayor concentración, en el
medio intra o extracelular?, ¿qué sucede con el ion potasio (K+)? (2 puntos).
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2. ¿Hacia dónde transporta la célula el ion Na+?, ¿y el ion K+? (2 puntos).
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3. ¿Qué debe ocurrir para que la célula pueda llevar a cabo el transporte de estos iones?
Expliquen. (2 puntos).
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Actividad 8:
En parejas, analicen el siguiente
esquema, que muestra los procesos de
endocitosis y exocitosis. A partir de él,
respondan las siguientes preguntas
planteadas:
Representación de la
endocitosis (A) y la
exocitosis (B).
1. Describan los procesos de endocitosis y exocitosis. (2 puntos).
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2. ¿En qué se diferencian ambos procesos? (1 punto).
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3. ¿Qué tipo de moléculas podrían utilizar estos tipos de transporte? Expliquen. (2
puntos).
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Actividad 9:
Junto a un/a compañero/a, analicen el siguiente esquema, luego respondan las preguntas
planteadas a continuación:
1. ¿En qué compartimento se encuentran más concentrados los iones, en el A o en el B?
(1 punto).
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2. ¿En cuál de los compartimentos hay más agua? (1 punto).
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3. ¿Qué sustancia se movió luego de transcurrido un tiempo, el agua o los iones?, ¿por
qué? (2 puntos).
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4. ¿Desde y hacia cuál de los compartimentos se movieron las partículas de la sustancia
que señalaron en la pregunta anterior? Fundamenten. (2 puntos).
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5. ¿Qué tipo de transporte es la osmosis: pasivo o activo? Expliquen. (2 puntos).
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Actividad 10:
Junto a un/a compañero/a, analicen el
siguiente esquema, luego respondan las
preguntas planteadas a continuación:
1. ¿Cuál de los dos lados es hipotónico, A
o B?, ¿por qué? (2 puntos).
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2. ¿Cuál de ellos es hipertónico?, ¿por qué? (2 puntos).
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3. ¿El agua se mueve desde el medio hipotónico al hipertónico, o al revés? Explica. (2
puntos).
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4. ¿Cuál es el sentido del movimiento del agua, a favor o en contra de su gradiente de
concentración? (1 punto).
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5. ¿En qué momento se detendrá el movimiento del agua? (1 punto).
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6. ¿Qué estructura de la membrana plasmática utiliza el agua para movilizarse? (1 punto).
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7. Con respecto a tus respuestas anteriores, ¿cuál es el tipo de transporte mediante el
cual el agua se mueve a través de la membrana? (1punto).
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Actividad 11:
Junto a un/a compañero/a,
analicen
el
siguiente
esquema, luego respondan
las preguntas planteadas a
continuación:
1. ¿Cómo era el medio
extracelular en el que se
encontraba la célula en A:
hiper o hipotónico?, ¿por qué? (2 puntos).
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2. ¿Cómo era el medio extracelular en el que se encontraba la célula en B: hiper o
hipotónico? Explica. (2 puntos).
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3. ¿Hacia qué medio (intracelular o extracelular) se movilizó el agua en las células
vegetales en A y B? (2 puntos).
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4. ¿Qué ocurre con el volumen celular en ambos casos? (2 puntos).
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5. ¿Qué ocurrió con la membrana plasmática de las células en A y B?, ¿a qué se debe
esto? (3 puntos).
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Actividad 12:
Junto
a
un/a
compañero/a,
analicen
el
siguiente
esquema, luego
respondan
las
preguntas
planteadas a continuación:
1. ¿Cómo era el medio extracelular del glóbulo rojo en A: hipertónico o hipotónico? (1
punto).
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2. ¿El medio extracelular del glóbulo rojo en B es hiper o hipotónico? (1 punto).
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3. ¿Qué ocurrió con el volumen del glóbulo rojo en cada caso? Explica. (1 punto).
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4. ¿Hacia qué medio (intracelular o extracelular) se movilizó el agua en ambos casos?,
¿por qué? (2 puntos).
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Actividad 13:
1. ¿Cuál es el principal mecanismo a través del cual el agua se moviliza desde el medio
intracelular hacia el extracelular, o viceversa? Descríbelo. (2 puntos).
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2. ¿En qué consisten los fenómenos de crenación y citólisis? Explica usando como
ejemplo los glóbulos rojos. (4 puntos).
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3. Imagina que se introduce una medusa de mar en un vaso de precipitado que contiene
agua destilada (sin solutos). A partir de esta información, ¿qué tonicidad tiene el medio en
el que se introdujo la medusa?, ¿hacia dónde se moverá el agua: hacia el interior de las
células de la medusa o hacia el interior de estas?, ¿por qué? (3 puntos).
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4. Para representar la osmosis, un estudiante coloca una bolsa semipermeable en una
disolución con agua y sal. La disolución al interior de la bolsa tiene la misma
concentración de sal que el medio externo. ¿Es este un buen modelo?, ¿por qué? (2
puntos).
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5. Se tienen dos disoluciones, A y B, separadas por una membrana semipermeable. La
disolución A es hipotónica con respecto a la B. Si la membrana plasmática es
impermeable al soluto, ¿en qué lado aumentará el nivel de agua, en A o en B? Explica. (2
puntos).
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