Estructura y Organización Celular
(Biología Celular y Molecular · Guía N°2)
Ezequiel Saldivia
Escuela Particular 95 Alemana
Camilo Henríquez 125 - Paillaco
Fono: 63-421765 – Región De Los Ríos
Nombre:
Curso:
Fecha:
Pje. ideal: 66
Pje. Obtenido:
Nivel de exigencia: 60%
Contenidos: Membranas biológicas: estructura y modelo mosaico fluido · Organelos celulares: núcleo, mitocondria, retículo endoplasmático, aparato de Golgi, lisosomas, ribosomas, cloroplastos · Relación estructura-función · Transporte celular: difusión, ósmosis, transporte activo y vesicular.
Capacidades: Razonamiento lógico — Comprensión · Análisis — Pensamiento crítico · Expresión escrita.
Destrezas: Identificar · Describir · Relacionar · Comparar · Clasificar · Interpretar · Analizar · Aplicar · Resolver · Explicar · Argumentar · Determinar.
| Tema | Descripción | Pts | Obtenido |
|---|---|---|---|
| 1 | Membrana plasmática y modelo mosaico fluido | 16 pts | |
| 2 | Organelos celulares y relación estructura-función | 20 pts | |
| 3 | Transporte celular | 16 pts | |
| 4 | Análisis integrado | 14 pts | |
| TOTAL | 66 pts | ||
Lee con atención — La membrana plasmática: frontera inteligente
Toda célula está delimitada por una membrana plasmática: una estructura dinámica que controla qué entra y qué sale, mantiene la identidad celular y permite la comunicación con el entorno.
El modelo aceptado hoy es el modelo mosaico fluido (Singer y Nicolson, 1972). Según este modelo, la membrana está formada por una bicapa de fosfolípidos en la que flotan proteínas, colesterol y glicoproteínas.
Bicapa de fosfolípidos
Cada fosfolípido tiene una cabeza hidrofílica (afín al agua, hacia afuera) y una cola hidrofóbica (que evita el agua, hacia adentro). Esta propiedad genera espontáneamente la bicapa en un ambiente acuoso. El colesterol se intercala entre los fosfolípidos, dando estabilidad y regulando la fluidez.
Proteínas de membrana
Las proteínas pueden ser integrales (atraviesan toda la bicapa, forman canales y transportadores) o periféricas (en la superficie, participan en reconocimiento celular y señalización). Las glicoproteínas tienen cadenas de azúcares y sirven para el reconocimiento entre células.
¿Por qué "mosaico fluido"? Mosaico porque tiene diferentes tipos de moléculas (fosfolípidos, proteínas, colesterol, glicoproteínas). Fluido porque los fosfolípidos y las proteínas se mueven lateralmente: la membrana no es rígida sino dinámica.
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Ejercicio 1 — Membrana plasmática 16 pts
Banco — Completación: fosfolípidos · hidrofílica · hidrofóbica · bicapa · mosaico fluido · proteínas · colesterol · glicoproteínas · fluidez · reconocimiento · canales · periféricas
a) Completa el párrafo: (6 pts)
La membrana plasmática está formada por una de . Cada fosfolípido tiene una cabeza y una cola . El modelo establece que en esta bicapa flotan y , entre otros componentes. El regula la de la membrana. Las proteínas integrales forman de transporte, mientras que las participan en el celular.
b) Verdadero y Falso: (6 pts — 2 pts c/u)
VF
1.
Las colas hidrofóbicas de los fosfolípidos se orientan hacia el interior de la bicapa porque repelen el agua del entorno celular.
2.
El modelo mosaico fluido implica que la membrana es una estructura rígida y estática, donde cada proteína ocupa siempre la misma posición.
Corrección:
3.
Las glicoproteínas de la membrana participan en el reconocimiento entre células, lo que es esencial para el sistema inmune y para que las células de un tejido se mantengan unidas.
c) ¿Por qué la propiedad hidrofóbica de las colas de los fosfolípidos es fundamental para que exista una membrana estable? Explica en términos de la interacción con el agua: (4 pts)
Rúbrica: a) 0.5 pts por cada concepto correcto · b) 2 pts por afirmación correcta, 1 pt corrección si es falsa · c) 4 pts por explicar que las colas hidrofóbicas se agrupan espontáneamente para evitar el agua, formando una barrera estable.
Lee con atención — Organelos celulares: división del trabajo
Así como una ciudad tiene distintos edificios con funciones específicas, la célula eucariota tiene organelos: compartimentos membranosos con funciones especializadas. Esta compartimentación permite que reacciones incompatibles ocurran simultáneamente sin interferirse.
Núcleo
Centro de control. Contiene el ADN (genoma). Rodeado por la envoltura nuclear con poros que regulan el paso de moléculas. Dentro está el nucléolo, donde se forman los ribosomas.
Mitocondria
"Planta de energía". Produce ATP mediante la respiración celular aeróbica. Tiene dos membranas: la interna forma crestas que aumentan su superficie. Tiene su propio ADN.
Ribosoma
Sintetiza proteínas. Puede estar libre en el citoplasma (proteínas para uso interno) o unido al retículo endoplasmático rugoso (proteínas para exportar). Presente en todos los tipos celulares.
Retículo endoplasmático
Rugoso (RER): con ribosomas, sintetiza y procesa proteínas de exportación.
Liso (REL): sin ribosomas, sintetiza lípidos y detoxifica sustancias (muy abundante en hepatocitos).
Liso (REL): sin ribosomas, sintetiza lípidos y detoxifica sustancias (muy abundante en hepatocitos).
Aparato de Golgi
"Sistema postal". Recibe vesículas del RER, modifica, empaqueta y envía proteínas y lípidos a su destino final (membrana, exterior o lisosomas). Produce vesículas de secreción.
Lisosoma / Cloroplasto
Lisosoma: contiene enzimas digestivas. Degrada materiales de desecho y organismos fagocitados (presente en células animales).
Cloroplasto: realiza la fotosíntesis. Tiene tilacoides con clorofila y estroma (solo en células vegetales y algas).
Cloroplasto: realiza la fotosíntesis. Tiene tilacoides con clorofila y estroma (solo en células vegetales y algas).
La ruta secretora: Núcleo (ADN) → Ribosoma (síntesis) → RER (procesamiento) → Golgi (modificación y empaque) → Vesícula de secreción → Membrana o exterior. Esta ruta conecta a varios organelos en una cadena de montaje molecular.
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Ejercicio 2 — Organelos: estructura, función y relación 20 pts
a) Relaciona cada característica estructural con el organelo correspondiente y explica por qué esa estructura le permite cumplir su función: (10 pts)
| Característica estructural | Organelo | ¿Por qué esa estructura le permite cumplir su función? |
|---|---|---|
| Membrana interna con crestas muy plegadas | ||
| Poros en la envoltura que regulan el paso de moléculas | ||
| Enzimas digestivas en su interior a pH ácido | ||
| Apilamiento de sacos membranosos (cisternas) | ||
| Tilacoides con clorofila en su membrana |
b) Selección múltiple: (6 pts — 3 pts c/u)
1. Una célula pancreática produce grandes cantidades de insulina (una proteína) para secretarla al torrente sanguíneo. ¿Qué ruta seguirá la insulina desde su síntesis hasta su secreción?
A
Ribosoma libre → Lisosoma → Membrana plasmática.B
Ribosoma en RER → RER → Golgi → Vesícula de secreción → Membrana plasmática.C
Núcleo → Mitocondria → Golgi → Exterior.D
Ribosoma libre → Retículo liso → Membrana plasmática.2. ¿Por qué los hepatocitos (células del hígado) tienen mucho retículo endoplasmático liso (REL) en comparación con otras células?
A
Porque el hígado produce muchas proteínas para exportar al torrente sanguíneo.B
Porque el REL produce ATP mediante fotosíntesis en las células hepáticas.C
Porque el hígado necesita sintetizar lípidos y detoxificar sustancias, funciones del REL.D
Porque el REL contiene el ADN mitocondrial en los hepatocitos.c) Si una célula vegetal perdiera todos sus cloroplastos pero mantuviera sus mitocondrias, ¿qué consecuencias tendría para su metabolismo energético? ¿Y si una célula animal perdiera todas sus mitocondrias? (4 pts — 2 pts c/u)
Rúbrica: a) 2 pts por fila con organelo correcto y justificación estructural · b) 3 pts por alternativa correcta · c) 2 pts por cada consecuencia correctamente fundamentada en la función del organelo.
Lee con atención — Transporte celular: cómo cruzan las sustancias la membrana
La membrana plasmática es selectivamente permeable: deja pasar algunas sustancias y bloquea otras. El tipo de transporte depende del tamaño de la molécula, su carga eléctrica y la concentración a cada lado.
Transporte pasivo — sin gasto de energía
Las moléculas se mueven a favor del gradiente de concentración (de mayor a menor concentración). No requiere ATP.
• Difusión simple: moléculas pequeñas y no polares (O₂, CO₂) cruzan directamente la bicapa.
• Difusión facilitada: moléculas polares o iones usan proteínas canales o transportadoras. Ejemplo: glucosa entra a la célula por proteínas GLUT.
• Ósmosis: difusión del agua a través de acuaporinas, de menor a mayor concentración de soluto.
• Difusión simple: moléculas pequeñas y no polares (O₂, CO₂) cruzan directamente la bicapa.
• Difusión facilitada: moléculas polares o iones usan proteínas canales o transportadoras. Ejemplo: glucosa entra a la célula por proteínas GLUT.
• Ósmosis: difusión del agua a través de acuaporinas, de menor a mayor concentración de soluto.
Transporte activo — con gasto de energía (ATP)
Las moléculas se mueven en contra del gradiente de concentración. Requiere ATP y proteínas transportadoras específicas.
• Bomba Na⁺/K⁺: expulsa 3 Na⁺ y entra 2 K⁺ contra gradiente. Mantiene el potencial de membrana (vital en neuronas).
• Transporte vesicular:
— Endocitosis: la membrana rodea y engulle materiales del exterior.
— Exocitosis: vesículas internas se fusionan con la membrana y liberan su contenido al exterior (ej: secreción de insulina).
• Bomba Na⁺/K⁺: expulsa 3 Na⁺ y entra 2 K⁺ contra gradiente. Mantiene el potencial de membrana (vital en neuronas).
• Transporte vesicular:
— Endocitosis: la membrana rodea y engulle materiales del exterior.
— Exocitosis: vesículas internas se fusionan con la membrana y liberan su contenido al exterior (ej: secreción de insulina).
Regla del gradiente: Si el agua tiene baja concentración de solutos fuera de la célula (solución hipotónica), entra a la célula por ósmosis → la célula se hincha. Si la concentración de solutos es mayor afuera (solución hipertónica), el agua sale → la célula se encoge.
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Ejercicio 3 — Transporte celular 16 pts
a) Clasifica cada situación en el tipo de transporte correspondiente y justifica con una característica clave: (8 pts)
| Situación | Tipo de transporte | Característica clave que lo define |
|---|---|---|
| El O₂ pasa de los alvéolos al interior de los glóbulos rojos. | ||
| Una célula pancreática libera insulina al torrente sanguíneo mediante vesículas. | ||
| Una neurona mantiene alta concentración de K⁺ y baja de Na⁺ en su interior, contraria al gradiente. | ||
| El agua entra a una célula vegetal colocada en agua pura. |
b) Un glóbulo rojo se coloca en tres soluciones distintas. Predice qué ocurrirá en cada caso y explica el mecanismo de ósmosis que lo genera: (6 pts — 2 pts c/u)
Solución isotónica
(misma concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
(misma concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
Solución hipotónica
(menor concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
(menor concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
Solución hipertónica
(mayor concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
(mayor concentración de solutos que la célula)
¿Qué ocurre?
c) ¿Por qué la bomba Na⁺/K⁺ es indispensable para el funcionamiento de las neuronas? ¿Qué pasaría si dejara de funcionar? (2 pts)
Rúbrica: a) 2 pts por fila completa · b) 2 pts por cada predicción con mecanismo de ósmosis explicado · c) 2 pts por relacionar la bomba con el potencial de membrana neuronal.
Tema 4 · Análisis Integrado
14 puntos
Lee la situación y responde integrando membrana, organelos y transporte.
Situación
Valentina investiga una célula secretora de anticuerpos (célula B activada). Observa que esta célula tiene un retículo endoplasmático rugoso muy desarrollado, un aparato de Golgi prominente, muchas mitocondrias y una membrana plasmática con alta densidad de proteínas. Cada día secreta miles de moléculas de anticuerpos al exterior.
Pregunta 1 (6 pts):
Explica por qué esta célula tiene cada una de las tres estructuras muy desarrolladas (RER, Golgi y mitocondrias). Para cada una, relaciona su función con la actividad específica de esta célula secretora.
Rúbrica: 2 pts por cada organelo correctamente relacionado con la actividad secretora de anticuerpos.
Pregunta 2 (4 pts):
¿Por qué mecanismo de transporte salen los anticuerpos de la célula? Describe el proceso paso a paso desde que el anticuerpo es sintetizado hasta que llega al exterior.
Rúbrica: 2 pts por identificar la exocitosis correctamente · 2 pts por describir la secuencia RER → Golgi → vesícula → membrana.
Pregunta 3 — Argumentación (4 pts):
Valentina afirma: "La alta densidad de proteínas en la membrana de esta célula no tiene nada que ver con su función secretora." ¿Estás de acuerdo? Argumenta usando lo que sabes sobre las funciones de las proteínas de membrana.
Rúbrica: 2 pts por refutar con argumento sobre el rol de proteínas en transporte y señalización · 2 pts por coherencia y uso de terminología precisa.
Escuela Particular 95 Alemana · Paillaco
Biología Celular y Molecular · Guía N°2
Ezequiel Saldivia