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Preguntas Tutoría 1 FBC. Contenidos Temas 1 al 51.- Las propiedades de una bicapa lipídica están determinadaspor las estructuras de sus moléculas lipídicas. Predice las propiedades de las bicapas lipídicas que resultarían si lo siguiente fuera cierto: A. Si los fosfolípidos tuvieran una sola cadena ...

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Preguntas Tutoría 1 FBC. Contenidos Temas 1 al 5

1 moléculas lipídicas. Predice las propiedades de las bicapas lipídicas que resultarían si lo siguiente fuera cierto: A. Si los fosfolípidos tuvieran una sola cadena hidrocarbonada en lugar de dos. B. Si las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos fueran más cortas de lo normal, . C. Todas las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos fueran saturadas. D. Todas las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos fueran insaturadas. E. Si la bicapa contuviera una mezcla de dos tipos de fosfolípidos, una con dos colas hidrocarbonadas saturadas y la otra con dos colas hidrocarbonadas insaturadas. F. Si cada molécula de fosfolípido estuviera unida covalentemente a través del último átomo de carbono de una de sus cadenas hidrocarbonadas a una molécula de fo . Las r

piedad

ipíd

A. Si los fosfolipidos solo tuvieran una cadena hidrocarbonada estos se organizarían de forma totalmente produciendo mécelas y por lo ar tanto la estructura de lanas de distintas ez de la mem en fucambiando ción d membrana plasmática s de los a B. La temperatura en de transición sería menor, ademas además o en el cde esto, este cambio también afectaría al grosor de la membrana disminuyéndola. De la misma afecta c obl forma este cambio o en directa,ente a la fluidez de la membrana volviéndola más fluida. C. El tamaño de los lípidos aumentaría, ya que las insaturaciones permiten el acortamiento de la cadena, de esta forma al aumentar s el invtamaño de los ácidos grasos, la temperatura de transición y el grosor también aumentarían y la membrana sería una estructura rígida D. Si todas las cadenas de fosfolipidos fueran insaturadas,oresto afectaríay al temperatura sertamaño del fosfolipidos ya que los acortaría, disminuyendo la temperatura de transición, además am de eso al reducir la longitud de las cadenas también se reduce el grosor de la membrana. Por último la fluidez de la membrana sería maxima ya que aumenta con las insaturaciones. E. La bicapa lipidica caracterizada por tener fluidez. Si una monocapa está constituidau únicamente por ácidos grasos saturados y otra insaturados, la primera será poco fluida y la f segunda muy fluida. En el caso de que supusiera un problema para el organismo, se producirían movimientos de flip-flop intercambiándose los lípidos de una monocapa a otra i lo tanto si la bicapa tiene ácidos grasos saturados e insaturados equilibrando la fluidez. Por será más permeable ya que habrá más espacio libre. E

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F. La unión de los dos fosfolípidos por un enlace fuerte de tipo covalente limitaría la difusión lateral de los fosfolípidos, lo que podría dificultar la reparación de la membrana de forma espontánea. También se limitarían los movimientos de flip-flop, comprometiendo la asimetría de la membrana.

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2.- ¿Cómo es posible que algunas moléculas estén en equilibrio a través de una membrana biológica, aunque sus concentraciones no sean iguales a ambos lados? El transporte iónico a través de las membranas depende del gradiente electroquímico. Por lo que no estará influenciado únicamente por la concentración de iones a ambos lados de la membrana, sino también por el potencial eléctrico que existe a través de la membrana. Es decir, un sustrato con carga en solución, como es el caso de un ión, se moverá tratando de seguir la dirección de mayor gradiente electroquímico, yendo desde donde esa sustancia en particular se encuentra más concentrada hacia donde está más diluida y desde donde tiene mayor potencial eléctrico hacia donde tiene menor potencial eléctrico. Si por ejemplo hay una mayor concentración de un ión positivo a un lado de la membrana, pero hay un mayor potencial eléctrico en el lado opuesto por la presencia de otros iones positivos, este se mantendrá en equilibrio y no atravesará la membrana. 3.- O lipídica, empezando por la que cruza con mayor facilidad. Justifica el orden propuesto.

a

En primer lugar la molécula con mayor capacidad para difundir a través de la bicapa lipídica es el CO2, puesto que se trata de un gas con carácter hidrofóbico, apolar y de un tamaño reducido. En segundo lugar tenemos al H2O, tratándose de una molécula de menor tamaño, pero a pesar de no poseer carga es polar. En tercer lugar el Etanol, ya que al igual que el H2O se trata de una molécula polar pero sin carga, la única diferencia está en su tamaño, que a pesar de tratarse de una molécula pequeña, esta es mayor que el agua. En cuarto lugar la Glucosa, que como el Etanol y el H2O tiene las mismas características, siendo su única diferencia el tamaño, ya que hablamos de una molécula bastante considerable. El quinto el Ion Ca2+, que ya supone un problema, puesto que contiene carga y como hemos estudiado anteriormente, la bicapa lipídica posee cargas diferentes en ambas capas, donde la carga negativa se concentra en la cara citosólica y la carga positiva en la cara extracelular, por lo que a la hora de intentar difundirse tal Ion se ve repelido por su carga. Por último el RNA, tratándose de una molécula de ya un tamaño enorme, en comparación a las demás y aun poseyendo carga negativa y por lo tanto mejor difusión en comparación al Ion anterior, su tamaño es tal que necesita de la endocitosis para poder introducirse

(Tener en cuenta que tanto el Ion calcio como el RNA no difunden porque presentan carga neta y se rodean de una esfera de solvatación formada por moléculas de agua). Se las puede clasificar en tamaño. 4.- ¿Cuál de las distribuciones de proteínas de membrana de la figura se encuentra en las membranas biológicas?

Las proteínas que se encuentran en las membranas Biológicas son la A (proteína integral transmembrana glucosilada), la B (proteína asociada con unión covalente en el medio citosólico), la D (proteína de asociación a una proteína transmembrana glucosilada) y la H (proteína inserta desde el citosol). La C no podría formar parte de la membrana ya que, por la forma en la que son sintetizadas las proteínas glicosiladas, la región que contiene el carbohidrato siempre queda en el espacio extracelular. La G no es una proteína transmembrana ni inserta ni periférica, su cadena polipeptídica completa está en la zona hidrófoba de la bicapa. La F tampoco podría formar parte de la membrana, las proteínas glicosiladas no son periféricas. Por último, la I no muestra ningún tipo de anclaje ni siquiera parece estar inserta en la bicapa. 5.- ¿Por qué la exportación de HCO -fuera de la célula a través del intercambiador Cl-/HCO provoca un descenso del pH intracelular?

-

El balance en las concentraciones de ácidos y bases dentro de la célula tiende a desequilibrarse porque existe una tendencia a la acumulación de ácidos en el citoplasma. Esto tiene como consecuencia una serie de procesos reguladores del pH, entre los que se encuentra el intercambiador Cl-/HCO3- (independiente de Na+). Este actúa extrayendo HCO3- intracelular en intercambio por Cl- extracelular, lo que provoca un descenso del pH intracelular ya que el bicarbonato es una base que neutraliza protones (aumenta pH) y si este es expulsado al exterior de la célula, se liberan dos protones al medio interno. 6.- ¿Cuáles son las tres maneras por las que una célula puede realizar transporte activo? Describe brevemente cada una de ellas y pon un ejemplo - Transporte activo dirigido por hidrólisis de ATP (transporte activo primario). La bomba sodio-potasio es una de las más importantes en las células animales, ésta transporta en cada ciclo dos iones potasio hacia el interior de la célula y tres iones sodio hacia el exterior de la célula, participando en el establecimiento del potencial de membrana. En este transporte, la proteína sufre continuos cambios de conformación debidos a la adición y eliminación de un grupo fosfato (hidroliza ATP (ATP → ADP+Pi)) - Transporte activo dirigido por gradientes iónicos. Presente por ejemplo en la entrada de glucosa en contra de su gradiente en las células epiteliales del intestino, de manera que utiliza la energía potencial almacenada en el gradiente de Sodio (Na+) para introducir glucosa sin necesidad de ATP (transporte secundario).

-

Transporte activo dirigido por una entrada de luz o una reacción redox. Este tipo de transporte en contra de gradiente se encuentran en bacterias, archaea, mitocondrias y cloroplastos.

7.- Las vesículas recubiertas de clatrina se forman cuando se añaden proteínas adaptadoras, c s esp en cada caso: A. No se añaden proteínas adaptadoras. B. No se añade clatrina. na. D. Se añaden fragmentos de membrana procariota. A. Si no se añadiesen las proteínas adaptadoras no se reconocerían las secuencias señal en los dominios citosólicos de las proteínas transmembrana, siendo algunas de ellas las responsables de reconocer a su vez a las proteínas del interior del orgánulo fuente que deberían ser transportadas. B. Las vesículas se crearían a partir de invaginaciones de la membrana plasmática sin la acción de la clatrina. Aun así se produciría la entrada de diferentes tipos de cargos en las células mediante otras vías como podría ser la endocitosis dependiente de RhoA y Cdc42. C. Sin dinamina la escisión de las caveolas de la membrana plasmática no sería posible, al igual que no ayudaría a la formación de la vesícula. D. Si se añaden fragmentos de membrana procariota a receptores, si se tratara de una célula especializada como un macrófago, lo revestirá con la vesícula de clatrina, introduciéndose en su interior, sintetizando el lisosoma y degradando la membrana. 8.- Hemos visto en clase en relación a la matriz extracelular, que una de las diferencias más notables entre la matriz extracelular de organismos animales y organismos vegetales, radica en su composición. La matriz extracelular de los animales está compuesta principalmente por p e poseen nitrógeno en su composición, sin embargo, los componentes de la matriz extracelular d o contienen nitrógeno en su composición. ¿Cómo explicarías esta diferencia entre animales y vegetales? Sabemos que la matriz extracelular animal está compuesta por proteínas, proteoglucanos y glucoproteínas…, macromoléculas con nitrógeno. Esto es debido a que necesitan liberar esta carga de nitrógeno y oxígeno reactivo para eliminar microorganismos patógenos y fuerzas de descomposición de células y tejidos lesionados, es decir, poseen función estructural. Sin embargo, dicha función en los vegetales la llevan a cabo polisacáridos que se encuentran en la matriz extracelular y que no poseen nitrógeno en su composición. 9.gasto directo de ATP en células epiteliales intestinales? El transporte de glucosa al interior de las células epiteliales del intestino es un ejemplo de transporte mediante simporte. Este transportador en la membrana apical de la célula introduce moléculas de glucosa en contra de su gradiente de concentración e iones sodio (Na+) a favor del suyo. De esta

manera, utiliza la energía potencial almacenada en el gradiente de Sodio (Na+) para introducir glucosa sin necesidad de ATP, por lo que se trata de un transporte secundario. *transporte mediante simporte: mediante moléculas transmembrana involucradas en el movimiento de dos o más moléculas diferentes a través de la membrana en el mismo sentido. 10.- ¿Qué son las balsas lipídicas y de qué manera se relacionan con procesos de transporte y comunicación celular? Las balsas lipídicas, también conocidas como lipid rafts, son dominios muy pequeños (10-200nm), heterogéneos y muy dinámicos. Son ricos en esfingolípidos y esteroles, que compartimentan los procesos celulares. En ocasiones, las pequeñas balsas se estabilizan y forman, mediante interacciones proteína-proteína y proteína-lípido, estructuras más grandes. En resumen, son microdominios especializados de la membrana tanto en su composición como en su funcionalidad. En la actualidad se conocen dos tipos de balsas lipídicas: las balsas planas (alineadas en el plano de la membrana) y las caveolas (invaginaciones de la membrana plasmática), estando las segundas altamente relacionadas con los procesos de transporte y comunicación celular, pues están involucradas en procesos de transcitosis y potocitosis (tipo de endocitosis mediada por receptores), al igual que en procesos de señalización celular. Centrándonos en las caveolas, estas están asociadas con unas proteínas de soporte conocidas como caveolinas, que funcionan como estructuras andamiaje para diversas proteínas de señalización y como transportadores del colesterol desde el retículo endoplasmático hacia la membrana plasmática.

11.- ¿Cuál es la importancia de dirigir selectivamente los diferentes transportadores de glucosa a los dominios apical y basolateral de la membrana plasmática de las células epiteliales del intestino delgado? ¿Cuál es el papel de las uniones herméticas en este proces Este proceso es importante pues es fundamental para que la célula epitelial cumpla su función de absorción, se colocan transportadores de glucosa en el dominio apical para que la glucosa pueda entrar a la célula y en el dominio basolateral para que pueda transportarse de una célula a otra. Además, las uniones herméticas se encuentran en la parte más apical del dominio lateral de la célula e impiden el paso de sustancias a través de los espacios entre las células sellando o uniendo las membranas de las dos células adyacentes. 12.- Un problema en biología celular es definir las asociaciones entre distintas proteínas cuando se ensamblan en diferentes complejos. Para estudiar las asociaciones en las que participan la espectrina, la anquirina, la proteína banda 3 y la actina, y que forman un entramado en la cara citosólica de la membrana plasmática del eritrocito, se ha usado un método basado en el uso de anticuerpos específicos dirigidos contra proteínas individuales. contra una de ellas. Los complejos anticuerpo-proteína formados se precipitan y se analizan. a técnica a parejas de espectrina, anquirina, proteína banda 3 y actina. A partir de la información recogida en la tabla, deducir que asociaciones se establecen entre estas eína

MEZCLA DE PROTEÍNAS

ESPECIFICIDAD DEL ANTICUERPO

PROTEÍNAS SEDIMENTO

EN

1. Banda 3 + actina

Actina

2. Banda 3 + espectrina

Espectrina

Espectrina

3. Banda 3 + anquirina

Anquirina

Banda 3 + anquirina

4. Actina + espectrina

Espectrina

Actina + espectrina

5. Actina + anquirina

Anquirina

Anquirina

Espectrina

Espectrina + anquirina

6. Espectrina +

EL

Actina

anquirina

Este grupo de proteínas tienen una alta importancia en la membrana plasmática, ya que se encargan de establecer dominios de restricción a la misma, dando lugar a una especie de corrales que confieren a las proteínas en su interior, impidiendo su movilidad a otras zonas de la membrana y al igual ocurre con aquellas proteínas externas a él, las cuales les es imposible atravesar tal dominio. Las proteínas que conforman la propia barrera de restricción son las siguientes: banda 3, actina, espectrina, anquirina, banda 4.1, glicoforina, tropomiosina y aducina. Sin embargo cada una tiene un tipo de asociación en específico, donde la banda 3 se asocia a la anquirina, la anquirina a la espectrina, la espectrina al complejo actina-aducina-tropomiosina-banda4.1 y por ende a la glicoforina. Por lo tanto en la técnica utilizada anteriormente, observamos cómo en algunos casos solo precipita una proteína, debiéndose a la ausencia de su asociación específica y por el contrario la precipitación de ambas por la presencia de tal asociación específica.

13.- Imagina una célula que tiene una membrana compuesta principalmente de lípidos con colas de ácidos grasos saturados, y un bajo contenido de colesterol. ¿Cuáles son las características de esta membrana celular? A. Los lípidos podrían pasar fácilmente entre las capas interna y externa de la bicapa que constituye la membrana celular. B. Los lípidos contenidos en dicha membrana serían altamente móviles y con un flujo casi constante. C. Debido a su bajo contenido de colesterol, la membrana celular perdería su temperaturas.

fluidez a bajas

D. Las características de esta membrana celular estarán próximas a las de una compuesta solo de ácidos grasos insaturados.

membrana

La característica que presentaría sería la A. Como el colesterol es el que aporta rigidez a la membrana y restringe el movimiento aleatorio de los lípidos en la bicapa, debido a la baja cantidad del mismo, los lípidos podrán pasar a través de esta.

1 1. fosfolípidos con ácidos grasos insaturados de cadena corta 2. fosfolípidos con ácidos grasos insaturados de cadena larga 3. fosfolípidos con ácidos grasos saturados de cadena larga OPCIÓN CORRECTA 4. fosfolípidos con ácidos grasos saturados de cadena corta Puesto que una m menorr longitud o mayor cantidad de enlaces insaturados de las cadenas de los ácidos grasos permiten una mayor fluidez en la membrana (la opción 2 sería la que aporta mayor fluidez), la opción que aporta menor fluidez es la opción 3: fosfolípidos con ácidos grasos saturados de cadena larga. 15.- Suponiendo que dos compañeros de laboratorio han fabricado las siguientes membranas artificiales: Membrana 1: Enteramente a partir de fosfatidilcolina con ácidos grasos saturados de 16 carbonos Membrana 2: La misma que la membrana 1, excepto que cada uno de los ácidos grasos de 16 carbonos tiene un doble enlace

tiene sólo 14 átomos de carbono. Después de determinar las temperaturas de transición de las muestras que representan a cada una de las membranas, uno de los dos compañeros descubre que el compañero de laboratorio se equivocó al apuntar a qué tipo de membranas correspondían las muestras. Los tres valores que determinó fueron 36ºC, 23ºC y 41ºC. Asigna cada una de estas temperaturas de transición a la membrana artificial correcta y explica la respuesta. Para determinar a qué membrana corresponde cada temperatura debemos tener en cuenta los factores que alteran el punto de fusión de los ácidos grasos que forman la membrana. La longitud y las insaturaciones presentes en las cadenas hidrocarbonadas condicionan este punto de fusión, de tal modo que las cadenas con más número de carbonos serán más estables y tendrán un punto de fusión mayor. Por otro lado, aquellas cadenas que presenten insaturaciones su punto de fusión bajará y aumentará su fluidez. De este modo podemos concluir, que la temperatura de transición más alta (41ºC) corresponde a la membrana 1, ya que esta se encuentra totalmente saturada y con una longitud de 16 carbonos. La temperatura de 36ºC sería para la membrana número 2, que a pesar de contar con las mismas dimensiones que la número 1, está insaturada, lo que rebaja su punto de fusión. Y por último, la temperatura de 23ºC, corresponde a la membrana número 3, debido a que presenta insaturaciones y también es la que cuenta con menos átomos de carbono. 16.- ¿Cuál de los siguientes organismos tendrá el mayor porcentaje de ácidos insaturados en sus membranas? Razona la respuesta.

grasos

A. El pez antártico, B. La iguana del desierto, C. El ser humano , D. El oso polar, E. Una bacteria termófila. E

e El pez antártico ya que tendrá un mayor porcentaje de cadenas de ácidos grasos insaturados en sus membranas debido a que vive en un ambiente con temperaturas muy bajas y no se posee un mecanismo para regular su temperatura corporal a diferencia del oso polar y el ser humano que son homeotérmos. Así mismo, los ácidos grasos grasos instaurados no crean estructuras sólidas a elevadas temperaturas por lo que la iguana del desierto no podrá tener una gran cantidad de cadenas de ácidos grasos insaturados en sus membranas

d m

e

c

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17.- ¿Qué eventos requieren transport

ctivo en una célula del epitelio intestinal?

a B. La exportación de glucosa C. La importación de Na+ D. La expo...