Ejercicio resuelto de Transporte membranoso · Biología · 2020

Opción 2B (2.5 puntos)
En la figura adjunta, en (A) se muestra una imagen tomada por microscopía electrónica, y a su derecha un posible esquema interpretativo de la zona marcada.

a) (0.5 puntos) ¿Qué estructura sería la etiquetada con la letra (B)?
b) (0.5 puntos) ¿Qué tipo de biomolécula se señala en (C)?
c) (0.5 puntos) Identifica qué representan las estructuras etiquetadas con las letras (D) y (E).
d) (1 punto) ¿Qué necesitarían estas estructuras de biomoléculas así organizadas para realizar algún transporte de un ion hacia el interior o hacia el exterior? Razona tu respuesta.

$\mathbf{\text{a)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{estructura}}\mathbf{\text{ser}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{a}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{etiquetada}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{la}}\mathbf{\text{letra}}\mathbf{\text{(B)?}}$

La llave (B) abarca las dos hileras de esferas enfrentadas con las cadenas en zigzag entre ellas: es la bicapa lipídica, la estructura básica de la membrana plasmática que en la micrografía (A) aparece como la línea oscura que rodea la célula.

Su espesor, de unos $75\mathring{\text{A}}$, coincide con el que se aprecia en la fotografía junto a la escala de $500\mathring{\text{A}}$.

$\mathbf{\text{b)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{tipo}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{cula}}\mathbf{\text{se}}\mathbf{\text{se}}\widetilde{\mathbf{\text{n}}}\mathbf{\text{ala}}\mathbf{\text{en}}\mathbf{\text{(C)?}}$

El círculo (C) rodea una sola de las unidades que forman la bicapa: una esfera con dos colas en zigzag. Se trata de un fosfolípido, un lípido saponificable formado por una glicerina esterificada con dos ácidos grasos y con un grupo fosfato al que se une un aminoalcohol.

Su rasgo esencial es que es una molécula anfipática: tiene una zona polar y otra apolar. Y es precisamente esa doble naturaleza la que explica que en medio acuoso se ordene espontáneamente formando la bicapa que la figura muestra.

$\mathbf{\text{c)}}\mathbf{\text{(0.5}}\mathbf{\text{puntos)}}\mathbf{\text{Identifica}}\mathbf{\text{qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{representan}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{estructuras}}\mathbf{\text{etiquetadas}}\mathbf{\text{con}}\mathbf{\text{las}}\mathbf{\text{letras}}\mathbf{\text{(D)}}\mathbf{\text{y}}\mathbf{\text{(E).}}$

La letra (D) señala una de las esferas, es decir, la cabeza polar o hidrófila del fosfolípido, formada por el grupo fosfato y el aminoalcohol. Estas cabezas se orientan hacia fuera de la bicapa, en contacto con el agua del citosol y del medio extracelular.

La letra (E) señala la zona central en zigzag, es decir, las colas apolares o hidrófobas, que son las cadenas hidrocarbonadas de los dos ácidos grasos. Al no poder relacionarse con el agua, quedan enfrentadas entre sí y escondidas en el interior de la bicapa.

Esa disposición no es casual ni requiere gasto de energía: es la más estable en un medio acuoso, y por eso los fosfolípidos forman bicapas espontáneamente.

$\mathbf{\text{d)}}\mathbf{\text{(1}}\mathbf{\text{punto)}}\mathbf{\text{¿Qu}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{necesitar}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{an}}\mathbf{\text{estas}}\mathbf{\text{estructuras}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{biomol}}\acute{\mathbf{\text{e}}}\mathbf{\text{culas}}\mathbf{\text{as}}\acute{\mathbf{\text{ı}}}\mathbf{\text{organizadas}}\mathbf{\text{para}}\mathbf{\text{realizar}}\mathbf{\text{alg}}\acute{\mathbf{\text{u}}}\mathbf{\text{n}}\mathbf{\text{transporte}}\mathbf{\text{de}}\mathbf{\text{un}}\mathbf{\text{ion}}\mathbf{\text{hacia}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{interior}}\mathbf{\text{o}}\mathbf{\text{hacia}}\mathbf{\text{el}}\mathbf{\text{exterior?}}\mathbf{\text{Razona}}\mathbf{\text{tu}}\mathbf{\text{respuesta.}}$

Necesitarían proteínas de membrana, y la razón está en la zona (E).

El interior de la bicapa es una región fuertemente hidrófoba, formada solo por cadenas hidrocarbonadas. Un ion es una partícula con carga eléctrica que en disolución va rodeada de una capa de moléculas de agua, y para atravesar esa zona tendría que desprenderse de su hidratación y entrar en un ambiente apolar, lo que resulta energéticamente muy desfavorable. Por eso la bicapa es prácticamente impermeable a los iones, mientras que deja pasar sin dificultad moléculas pequeñas y apolares como el oxígeno o el $\mathrm{C}{\mathrm{O}}_2$.

Hace falta, por tanto, una proteína integral que atraviese la bicapa de lado a lado y ofrezca al ion un camino revestido de aminoácidos polares, es decir, un pasillo hidrófilo a través del cual pueda cruzar sin abandonar un entorno acuoso.

El tipo de proteína depende del sentido del transporte. Si el ion se mueve a favor de su gradiente de concentración, basta con una proteína de canal o una permeasa: el proceso es espontáneo y no consume energía, y se llama difusión facilitada. Si el ion debe moverse en contra de su gradiente, hace falta además energía, de modo que se necesita una bomba que acople el transporte a la hidrólisis de ATP; es el transporte activo, cuyo ejemplo característico es la bomba de sodio-potasio.