CuEstIonArIo

Cuestionario

1.- Funciones esenciales del agua

Importante reguladora de la temperatura corporal, como disolvente y vehículo portador de nutrientes y productos catabólicos, como reactante y medio de reacción, como lubricante y plastificador, como estabilizante de la conformación de biopolímeros, como probable inductora del comportamiento dinámico de macromoléculas, incluyendo sus propiedades (Enzimáticas) catalíticas y de otras formas ignoradas.

2.-. Que es la acción disolvente del agua?
El agua es el líquido que más sustancias disuelve (disolvente universal), esta propiedad se debe a su capacidad para formar puentes de hidrógeno con otras sustancias, ya que estas se disuelven cuando interaccionan con las moléculas polares del agua.

3.- ¿Qué determina el comportamiento de un compuesto en una solución?

Son las complejas interacciones de tipo eléctrico en las superficies de las moléculas. Por ejemplo, la solubilidad de un compuesto químico en agua depende de la magnitud de las interacciones de unión entre sus moléculas y las del agua.

4.-¿Qué es la fuerza de cohesión?

Los puentes de hidrógeno mantienen a las moléculas fuertemente unidas, formando una estructura compacta que la convierte en un líquido casi incompresible.

5-. ¿Qué es el producto iónico del agua?

El producto [H+]·[OH-]= 10-14, se denomina producto iónico del agua, y constituye la base para establecer la escala de pH, que mide la acidez o alcalinidad de una disolución acuosa , es decir, su concentración de iones [H+] o [OH-] respectivamente.

6.- ¿Qué es una solución, disolvente y soluto?

Una solución es una mezcla homogénea. En este tipo de mezcla, la sustancia que esta presente en mayor cantidad se denomina disolvente, que se define como la sustancia en la cual se disuelve otra. Esta última, que es la que se disuelve en la primera, se denomina soluto.

7.- ¿Qué es la hidratación?

La hidratación puede definirse como la atracción que existe entre las moléculas del disolvente, que es el agua, hacia las del soluto. La hidratación crea una capa de moléculas de agua en torno al catión y otro alrededor del anión. Las capas de hidratación aíslan a unos y a otros entre sí, de manera que se desplazan en forma independiente dentro de la solución.

8.- ¿Qué es una solución saturada?

Cuando se alcanza el límite de solubilidad a una temperatura en particular, y parte del soluto no disuelto se conserva, se dice que se formó una solución saturada. En estas condiciones queda establecido un equilibrio dinámico entre las moléculas disueltas y las no disueltas del soluto.

9.- ¿Qué es la molaridad?

La molaridad es una identificación de concentración de uso general cuyo símbolo es M y que se define como la cantidad de moles de soluto disueltos en cada litro de solución.

10.- ¿ Que son las propiedades coligativas?

Las propiedades de una solución que se determinan según la cantidad de partículas de soluto presentes se conocen con el nombre de PROPIEDADES COLIGATIVAS.

11.- ¿ Que dice la ley de Raoult?

La presión de vapor de un componente A es el producto de la fracción molar Xa por la presión de vapor del componente puro Pvap = Xa.Pa

12.-¿Qué es la presión osmótica?

Es el producto de la molaridad, la constante de los gases y la temperatura (K) a la que se encuentra la solución

13.- ¿ Que efecto tiene el soluto sobre el punto de congelación?

En condiciones ordinarias, el agua se congela a 0°C; pero si existe algún material disuelto en el líquido, el soluto interfiere de alguna manera con las moléculas de agua cuando tratan de formar los conglomerados de los que hablamos antes. Las moléculas de agua se ven obligadas a perder incluso más energía para contrarrestar este efecto de impedimento ejercido por las partículas disueltas. Esto hace que descienda el punto de congelación de una solución acuosa.

14.- ¿ Como cambia el punto de ebullición en presencia de soluto?

El punto de ebullición aumenta en 0.51°C por cada mol de especie de soluto que esté en solución. Por lo tanto, una solución 1.00 molal de glucosa hierve a 100.51°C.

15.-¿Qué es ósmosis?

Si una solución y su solvente puro están separados por una membrana semipermeable que deja pasar solamente a las moléculas de solvente, el resultado neto es el paso de solvente a la solución.

16.-¿Qué es un electrolito?

Hay soluciones que presentan valores para sus propiedades coligativas, muy diferentes a lo calculado teóricamente y además son conductoras de la electricidad. A estas soluciones se les denomina electrolitos y a las otras no electrolitos.

17.-¿Cómo se explica el modelo de mosaico fluido?

En la actualidad el modelo más aceptado para explicar la estructura de las membranas es el llamado "mosaico fluido". Su base estructural es una capa bimolecular de fosfolípidos; las moléculas son lineares y se asocian débilmente por los lados, permitiendo que las moléculas se desplacen fácilmente en el plano. Además hay proteínas de distinto tipo, algunas de ellas enzimáticas, y además pequeñas cantidades de hidratos de carbono.

18.- Menciona 3 características de las membranas

− Permeabilidad selectiva: papel activo en la diferenciación con el entorno permitiendo el paso de unas sustancias y rechazando otras. Sistema especial de transporte de moléculas polares e iones. Hay proteínas específicas transportadoras, algunas polares. El agua es muy pequeña por lo que atraviesa las membranas sin dificultad.

− Las membranas son capaces de mantener gradientes iónicos. Como no pasan libremente se puede establecer una diferencia de potencial a ambos lados de la membrana.

− Acepción de energía en las células fotosintéticas.

19.- Menciona y explica los 3 tipos de lípidos en membrana

Hay de tres clases, han de tener componentes polares y apolares.

1.− Glicolípidos: tienen un grupo hidrato de carbono, glucosa, galactosa, monosacáridos ...

2.− Fosfolípidos: derivado del glicerol con dos cadenas hidrocarbonadas y un grupo fosfato con grupo polar,. En entorno acuoso es estable en estructura bicapa.

3.− Esfingolípidos: derivados del alcohol esfingosina.

20-¿Qué son las proteínas solubles?

Se extraen fácilmente. Están asociadas débilmente a proteínas globulares (hidrofílicas). Algún residuo permite asociarse a la membrana. Algunas se asocian más permanentemente uniéndose de forma covalente a algo hidrofóbico, las cadenas laterales de los aminoácidos reaccionan con un ácido graso que se inserta dentro de la membrana.

21.-¿Cómo se da el transporte pasivo?

Se realiza a favor de gradiente de concentración o de potencial electroquímico, y no necesita aporte externo de energía.

22.-¿Qué son los canales?

Son proteínas que tienen en su interior un poro a través del cual pueden pasar iones o moléculas.

23.- Menciona 2 ejemplos de transporte activo primario

􀂉 Bomba de Na+-K+: Transporta sodio al exterior de la célula y potasio al interior en contra de potencial electroquímico.

􀂉 Bomba de Ca2+: Transporta calcio al exterior de la célula.

MeMbRaNaS cELuLaReS

La noción de una "membrana celular," una barrera entre el citoplasma de la célula y medio ambiente, ya era viejo en el cambio de siglo.
En cualquier caso, desde los primeros estudios de la membrana de la célula se supone, explícita o implícitamente, a ser permeable al agua pero no a los solutos.

Las Células fueron consideradas como osmometros cuyas variaciones en el volumen y / o de presión dado por el resultado de los movimientos transmembranales de agua regido de algún modo por la composición del líquido.

Hugo de Vries descubrio que el unico soluto que fácilmente penetraba hacia el interior de las células rojas de la remolacha era la ammonia, mas tarde descubrio el paso lento del glicerol.

Gorter y Grendel calculó que los glóbulos rojos, que carecen de orgánulos delimitados por memmbrana, contienen lípidos suficientes para producir una monocapa del doble de la superficie celular y, por tanto, propuso el modelo prospecto bimolecular para la membrana celular.

Los avances en microscopía electrónica le permitieron a Robertson formular el concepto de la "unidad de membrana",que nos dice que todas las membranas celulares estan compuestas por una cubierta bimolecular (polar) de lípidos cubierto con monocapas no lipidicas, principalmente hidratos de carbono, en la cara exterior .

De sus experimentos Overton concluyó que el Na extracelular es esencial para la excitabilidad (sólo Li podría sustituirlo, y la naturaleza de los aniones es irrelevante) y pensar que debe haber un intercambio de sodio de potasio durante laexcitación nerviosa y la contracción muscular. No escapo a su atención que un mecanismo secretor podría ser necesario para evitar la acumulación intracelular de Na » después de repetidas contracciones.

La naturaleza lipoidea de la membrana de la célula, ahora enfocado al modelo del líquido mosaico de lípidos en dos capas, es universalmente aceptada, como es su papel en la penetración de moléculas solubles en lípidos. Todos los demás movimientos transmembrana incluidos los de los iones, el agua, y las pequeñas moléculas hidrofílicas (y quizás algunos gases) están mediados por proteínas muy específicas. Unos de estos movimientos son termodinámicamente hacia arriba, impulsado por la hidrólisis de ATP o disipación de los gradientes de concentración.
Muchas de estas proteínas de membrana-poros, canales, los transportistas, y las bombas-se han identificado y secuenciado.

ELeCTrOqUiMIcA

Electroquimica

Oxido-Reducción

Las reacciones de oxido reducción implican la transferencia de electrones.
En cualquiera de estas reacciones hay dos medias reacciones:

Oxidación: se da cuando una especie pierde electrones dandoselos a otra especie.
Reducción: cuando una especie gana electrones de otras especies.

Reacciones REDOX en soluciones ácidas y básicas

En estas reacciones es necesario agregar moléculas de agua y protones para conseguir una ecuación balanceada.

Ya que en una ecuación se hace el balanceo de masa se tiene que hacer balanceo de cargas.
Este balance se logra utilizando electrones y protones, ademas de moléculas de agua para compensar los protones adicionados.

Para una reacción en una solución básica, deben aparecer OH- en lugar de protones en la ecuación balanceada.
Al balancear, un lado de la ecuación tendrá el mismo número de protones que de OH-, esos pueden combinarse y formar moléculas de agua.

Celulas Voltaicas

Una media célula consiste de un electrodo inmerso en una solución de iones.
Las soluciones de dos medias células se unen por medio de puentes salinos. Este puente mantiene a las dos células en contacto para que exista un flujo de electrones. Cables metálicos conectan los electrodos a las terminales de un voltímetro.

El potencial de la célula (Ecell) es la diferencia de potencial que impulsa los electrones desde el ánodo (oxidación) al cátodo (reducción).

En el electrodo estándar de hidrógeno, el gas de hidrógeno en exactamente 1 bar de presión es burbujeado por encima de un electrodo inerte de platino en una solución acuosa con la concentración ajustada de forma que la actividad de H3O + es exactamente igual a uno.

Un potencial de electrodo, Eo, se basa en la tendencia de reducción que se producen en el electrodo.

El Voltaje de la célula, llamado potencial estándar de la célula (Eocell), es la diferencia entre el nivel estandar de potencial del cátodo y el ánodo.

Los Voltajes de células se pueden atribuir a las reacciones de oxidación-reducción, sin tener en cuenta a células voltaicas.

Si Ecell es positivo, la reacción hacia la parte delantera (de izquierda a derecha) es espontánea.
Si Ecell es negativo, la reacción es no espontanea.Si Ecell = 0, el sistema está en equilibrio.

Si el potencial de las células está determinado únicamente por una diferencia en la concentración de solutos en equilibrio con los mismos electrodos, se le llama una célula en concentración.

POTENCIAL DE MEMBRANA

POTENCIAL DE MEMBRANA

Normalmente hay potenciales eléctricos a través de las membranas en todas las células.

Las células nerviosas y musculares son AUTOEXCITABLES es decir, son capaces de autogenerar impulsos electroquímicos en sus membranas, y en muchos casos, de transmitir señales a lo largo de las mismas.




Potenciales de membrana creados por difusión

[ Na +] intracelular > [ Na ] intracelular = difunde = > cargas + intracel = pero, luego la difusion se frena por esas cargas (+) = POTENCIAL DE NERNST

Cuando el potencial de membrana es generado por la por difusión de diferentes iones (por diferente permeabilidad a la membrana)

Depende de:

* polaridad de la carga eléctrica de cada ión.

* permeabilidad de la membrana para cada ión.

* [ ] de cada uno de los iones en el int-ext celular.

Esos iones son: Na+ K+ Cl-

= desarrollan potenciales de membrana en membranas de células neuronales, musculares y nervios de conducción.

= el gradiente de [ ] de cada uno a través de la membrana determina el VOLTAJE del potencial de membrana.

La permeabilidad de los canales de Na y K sufren cambios durante la conducción del impulso nervioso.

Mientras que los canales de Cl no cambian, por lo tanto los cambios de permeabilidad para Na y K son importantes para la: TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL A LOS NERVIOS.

Potencial de reposo en la membrana de la célula nerviosa



• De reposo: cuando no están transmitiendo señales = - 90 Mv

• Es producido por:

*DIFUSIÓN PASIVA DEL K: a través de un canal proteico = - 94 Mv

*DIFUSIÓN PASIVA DEL Na: a través de canales proteicos pero con menos permeabilidad que el K = + 61 Mv

La combinación de ambos generan un POTENCIAL NETO de – 86 Mv

*BOMBA Na-K: saca 3 Na+ y mete 2 K = - 90 Mv

El potencial de acción

• Permite transmitir señales nerviosas en las células nerviosas =

• Son cambios rápidos del potencial de membrana = y que se desplaza a lo largo de la fibra nerviosa.

• ETAPAS:

*REPOSO: la membrana está POLARIZADA con – 90 MV

*DESPOLARIZACIÓN: > permeab Na = entra Na a la cel =

= se positiviza el interior de la cel (porque el potencial de

membrana disminuye a -50-70 Mv se abren canales de Na por VOLTAJE)

*REPOLARIZACION: < k =" sale" ext =" se" style="">Nuevamente.

Inicio del potencial de acción

Cualquier acontecimiento que aumente RÁPIDAMENTE el potencial De membrana y sobrepase el UMBRAL alrededor de los – 65 Mv

Provocará que se abran los canales de Na (por voltaje) en forma PROGRESIVA y RECLUTANTE.

Propagación del potencial de acción

Es decir, un potencial de acción de un SEGMENTO EXCITABLE de la membrana puede excitar segmentos adyacentes = la PROPAGACIÓN DE LA DESPOLARIZACIÓN a lo largo de

* la fibra nerviosa = impulso nervioso = POT ACC ( >1 para que

* la fibra muscular = impulso muscular = UMBRAL se de la propag)

“FACTOR DE SEGURIDAD”

La ritmicidad de ciertos tejidos excitables

En base a la alta permeabilidad a los Na (y Tb CA) para permitir la DESPOLARIZACIÓN AUTOMÁTICA.

El potencial de membrana en reposo es de – 60 a – 70 Mv

Estas descargas repetitivas se dan en euronas, músculo liso y cardiaco. En donde se manifiestan como rtimo cardiaco,peristalsis y ritmo respiratorio.

Tb hay una HIPERPOLARIZACIÓN al final del potencial de acción debido a canales de K = una excesiva permeabilidad al K y eso retrasa la siguiente despolarización.

El fenómeno de excitación

Cualquier fenómeno que aumente la permeabilidad al Na producirá la apertura de los canales de Na automáticamente.

Pueden ser:

*fenómenos físicos

*fenómenos químicos

*fenómenos eléctricos

LOS ESTABILIZADORES DE LA MEMBRANA

Inhiben la excitabilidad (hipercalcemia, hipocalemia, procaína, Tetracína, por disminución de activación de canales de Na)

Alcances:
    
     1.- Los iones Sodio, Potasio y cloruro son los iones más importantes que participan en la
         generación el Potencial de Membrana en las fibras nerviosas y musculares.
         El gradiente de concentracion de cada uno de los iones a través de la membrana ayuda a
         determinar el voltaje del potencial de membrana.
     2.- La permeabilidad de la membrana a cada uno de los iones determina el grado de importancia
         de cada uno de ellos, es decir, si la membrana por algún motivo solo es permeable por
         ejemplo al sodio el Potencial de Membrana sera igual al Potencial de Nerst para el sodio.
     3.- Un gradiente de concentración positivo en el interior de la membrana causa electronegati_
         vidad en el interior de la misma, esto se explica que si hay por ejemplo una mayor
         concentración de iones sodio en el interior de la membrana, habrá por lo tanto mayor
         difusión del mismo, desde el interior hasta el exterior de la membrana, generando un
         déficit de cargas positivas en el interior de la membrana, lo cual dotará a dicho medio,
         de carga negativa.
     4.- Los cambios rápidos de concentracín de los iones sodio y potasio son los principales
         responsables de la transmisión nerviosa.

MeMbRaNaS

MEMBRANAS BIOLOGICAS

El aspecto de la membrana plasmática y otras membranas celulares (tonoplasto, retículo endoplasmático, tilacoides, etc.) bajo el microscopio electrónico es muy similar en todos los organismos. Presentan dos capas oscuras que encierran una capa clara (en total 70-85 Å de espesor; 1Å angstrom= 0,0001 µm). Esta estructura fue denominada "unidad de membrana"
En la actualidad el modelo más aceptado para explicar la estructura de las membranas es el llamado "mosaico fluido". Su base estructural es una capa bimolecular de fosfolípidos; las moléculas son lineares y se asocian débilmente por los lados, permitiendo que las moléculas se desplacen fácilmente en el plano. Además hay proteínas de distinto tipo, algunas de ellas enzimáticas, y además pequeñas cantidades de hidratos de carbono.

Estructura y propiedades de las membranas biológicas.

Características.

− Permeabilidad selectiva: papel activo en la diferenciación con el entorno permitiendo el paso de unas sustancias y rechazando otras. Sistema especial de transporte de moléculas polares e iones. Hay proteínas específicas transportadoras, algunas polares. El agua es muy pequeña por lo que atraviesa las membranas sin dificultad.
− Las membranas son capaces de mantener gradientes iónicos. Como no pasan libremente se puede establecer una diferencia de potencial a ambos lados de la membrana.
− Acepción de energía en las células fotosintéticas.
− Reconocimiento celular (como en el caso antígeno − anticuerpo).
− Todos los lípidos y las proteínas se mueven dentro de la membrana (fluida). Movilidad lateral,
indispensable para el funcionamiento, y transversal (más dificultosa, lo que provoca asimetría).
− Hay hidratos de carbono que modifican las proteínas o lípidos. Oligosacáridos o glucosa en general.

Estructura.

− Bicapa lipídica: mosaico fluido. El interior de la membrana es hidrofóbico gracias a las colas
hidrocarbonadas.
− Hay proteínas dentro de la membrana o asociadas a ellas que dan las funciones. Hay membranas con muy alta proporción de proteínas

Lípidos.
Hay de tres clases, han de tener componentes polares y apolares.
1.− Glicolípidos: tienen un grupo hidrato de carbono, glucosa, galactosa, monosacáridos ...
2.− Fosfolípidos: derivado del glicerol con dos cadenas hidrocarbonadas y un grupo fosfato con grupo polar,. En entorno acuoso es estable en estructura bicapa.
3.− Esfingolípidos: derivados del alcohol esfingosina.

Esteroles.
Colesterol. Componente esencial, tiene un grupo OH polar y anillos hidrofóbicos.

Estructura bicapa.
Es estable porque las colas hidrofóbicas están dentro interaccionando para huir del entorno acuoso. Si la membrana está ordenada y todas las colas interaccionando la estructura es muy organizada y se llama estructura rígida. No es la idónea para las funciones biológicas porque debe ser fluida. La estructura fluida se alcanza aumentando la temperatura. Hay una temperatura llamada de transición por debajo de la cual la estructura es rígida y por encima fluida. Esta temperatura depende de las características de los lípidos que la forman, cuanto más larga sea la cola más rígida será, influenciada por el número de insaturaciones (mayor número más fluida). El colesterol es esencial para la fluidez porque se mete entre las colas y no deja que se organicen bien.

Proteínas de membrana.
Caracterizan la funcionalidad de la membrana. Hay 2 grupos:

− Proteínas solubles: se extraen fácilmente. están asociadas débilmente a proteínas globulares (hidrofílicas). algún residuo permite asociarse a la membrana. Algunas se asocian más permanentemente uniéndose de forma covalente a algo hidrofóbico, las cadenas laterales de los aminoácidos reaccionan con un ácido graso que se inserta dentro de la membrana.
− Proteínas muy poco solubles inmersas dentro de la estructura de la membrana, hay que romper la membrana para extraerlas. La cadena polipeptídica les permite estar dentro por medio de fragmentos de 20 ó 25 aminoácidos hidrofóbicos llamados transmembrana (estructura  hélice), la cantidad necesaria para atravesarla. Hay proteínas con 1 transmembrana y otras con 12. Si una proteína atraviesa muchas veces la membrana crea un canal de residuos polares que permite la entrada de moléculas polares.

TRANSPORTE DE MEMBRANA

• La membrana es impermeable a moléculas hidrofílicas como los hidratos de carbono, aminoácidos, proteínas o ácidos nucleicos


• La membrana es permeable a moléculas hidrofóbicas como los lípidos, y a moléculas pequeñas como los gases. También es parcialmente permeable al agua.


• La membrana debe permitir la entrada de nutrientes en la célula y la salida de productos de desecho. También debe transmitir a la célula las señales que proceden del exterior de la misma. Por eso en la membrana existen transportadores y receptores, y ambos son proteínas de membrana.
  

TRANSPORTE PASIVO

• Se realiza a favor de gradiente de concentración o de potencial electroquímico, y no
  necesita aporte externo de energía.
  
  Difusión facilitada

• Ciertos nutrientes como la glucosa o los aminoácidos entran en la célula a favor de gradiente de concentración, pero precisan un transportador que les facilite el paso a través de la membrana.

Canales: Son proteínas que tienen en su interior un poro a través del cual pueden pasar iones o moléculas.

TRANSPORTE ACTIVO

• Se realiza en contra de gradiente de concentración o de potencial electroquímico y
  precisa aporte externo de energía.

Transporte activo primario

• Utiliza la energía del ATP
  􀂉 Bomba de Na+-K+: Transporta sodio al exterior de la célula y potasio al interior en contra de potencial electroquímico.
  􀂉 Bomba de Ca2+: Transporta calcio al exterior de la célula.
  

Transporte activo secundario, transporte acoplado o cotransporte

• Transporta dos o más moléculas, una de las cuales se mueve a favor de gradiente o de potencial electroquímico y la otra u otras en contra. La que se mueve a favor de gradiente o de potencial electroquímico suministra la energía para transportar la otra u otras en contra del mismo. Las moléculas se pueden transportar en la misma dirección o en dirección contraria.

􀂉 Intercambiador Na+-Ca2+. En muchas células existe un transportador que introduce sodio en la célula a favor de potencial electroquímico y extrae calcio en contra.
􀂉 Cotransporte de Na+-glucosa. En las células de la pared del intestino existe un transportador que introduce sodio en la célula a favor del potencial electroquímico, e introduce glucosa en la célula en contra del gradiente de concentración.