MEMBRANA CELULAR

ESTRUCTURA CELULAR

En cada célula hay una serie de zonas, con características y funciones importantes:

1) Citoplasma

2) Membranas celulares

3) Núcleo

MEMBRANA PLASMATICA

Es una fina membrana de unos 0.006 micrómetros que rodea toda célula viva limitándola del medio que la rodea

Esta membrana “encierra” a moléculas altamente solubles como ser las proteínas, ácidos nucleicos y carbohidratos y sustancias que están en el metabolismo de la célula.

Afuera de la célula se encuentra un medio basado en agua donde hay iones, ácidos y alcalinos que son tóxicos para la célula, pero también hay nutrientes que tiene que absorber la célula para poder crecer y vivir.

Funciones

MEMBRANA CELULAR

MEMBRANA CELULAR

ESPACIO INTERCELULAR

CITOPLASMA

CITOPLASMA

Compartimentalización

Interacciones intercelulares

Transporte de solutos

Barrera de permeabilidad selectiva

Responder a señales externas

Transducción de energía

Sostén para reacciones químicas

La membrana celular es la parte externa de la célula que envuelve el citoplasma. Esta Permite el intercambio entre la célula y el medio que la rodea.

Intercambia: agua, gases y nutrientes, ...y elimina elementos de desecho.

Estructura de la membrana:

Los compuestos químicos de la membrana son: lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%.

Están los lípidos que forman una doble capa y las proteínas tienen una forma irregular y asimétrica. Estos componentes presentan movilidad, y por eso la membrana tiene un alto grado de fluidez.

ENTONCES....

CARACTERISTICAS La membrana es como un mosaico fluido

compuesto de una bicapa lipidica, proteínas embebidas en ella, interaccionando unas con otras y con los lípidos (Modelo del mosaico fluido, Singer y Nicholson (1972).

Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

Los lípidos y las proteínas integrales se hallan dispuestos en mosaico.

Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución fundamentalmente de los glúcidos, que solo se encuentran en la cara externa.

La membrana celular esta constituida por lípidos y proteínas.

Parte lipídica:

Esta formada por una película biomolecular que le da estructura y constituye una barrera que le impide el paso de sustancias hidrosolubles.

Proteínas:

Estas están suspendidas en forma individual o en grupos dentro de la estructura lipídica, formando los canales por los cuales entran en forma selectiva ciertas substancias.

Lípidos:

Fosfolípidos

Esfingolípidos

Esteroles

COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS:

Proteínas

Carbohidratos: unidos covalentemente a proteínas y lípidos.

LIPIDOS DE LA MEMBRANA

Glicerolfosfolipidos:

-fosfatidilcolina

-fosfatidiletanolamina

-fosfatidilserina

Esfingolípidos: esfingomielina

Glucolípidos: cerebrosidos y gangliosidos

Esteroles: colesterol

LOS MOVIMIENTOS QUE PUEDEN REALIZAR SON:

De difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento mas frecuente.

De rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.

Flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Se encuentra severamente restringido.

De flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

LAS PROTEINAS DE MEMBRANA SE CLASIFICAN EN:

Proteínas intrínsecas o integrales:

Están unidas a los lípidos íntimamente, representan el 70% del total, atraviezan la bicapa lipidica, llamadas por esto proteínas Transmembranosas siendo casi invariablemente glucoproteinas.

ESPACIO EXTRACELULARFunción:

Forman canales o poros.Proteínas estructurales

En algunos casos no son transmembranosas pero están unidas en forma covalente a los lípidos de la membrana del lado citosolico o del extracelular.

Proteínas extrínsecas o periféricas:

Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipidica y están unidas débilmente (ej. uniones iónicas) a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otra proteínas integrales por enlaces de hidrogeno.

Función:

Señalización célula-célula o interacción

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA CELULAR

La selectividad de los canales de proteínas le permite a la célula controlar la salida y entrada de substancias así como los transportes entre compartimentos celulares.

Son capaces de llevar a cabo transporte activo (transferencia en contra del gradiente de concentración).

Las demás funciones de la membrana :

El reconocimiento y la unión de determinadas sustancias en la superficie celular, que están determinadas también por la parte proteica de la membrana.

A estas proteínas se les llaman receptores celulares.

Los receptores están conectados a sistemas internos que solo actúan cuando la sustancia se une a la superficie de la membrana.

Ejemplo, una hormona, haya llegado a la superficie celular.

En la membrana también se localizan unas glicoproteínas que identifican a otras células como integrantes de un individuo o extrañas.

LOS MECANISMOS DE TRANSPORTE

Osmosis

Movimiento de Agua (solvente).

Proceso de movimiento neto de agua causado por una

diferencia de concentracion de la misma.

Presión Osmótica.

Presión necesaria para prevenir el movimiento de agua.

PO

:Soluto

Agua: Solvente

Osmosis

Turgor en Célula Vegetal por Pared celular.

TRANSPORTE DE MOLECULAS DE BAJA MASA MOLECULAR

El transporte pasivo:

Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana.

Este transporte se puede dar por:

-Difusión simple

-Difusión facilitada

DIFUSION SIMPLE

Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipidica.

Velocidad de Difusión es proporcional a su gradiente de concentración y a su grado de hidrofobicidad.

Así entran moléculas lipidicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles y sustancias apolares como el oxigeno y el nitrógeno atmosférico.

Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple.

No consume energía metabólica.

DIFUSION SIMPLE A TRAVES DE CANALES

Se realiza mediante las proteínas de canal.

Así entran iones como el Na+, K+,Ca2+, CL-.

Las proteínas de canal, son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura esta regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.

DIFUSION FACILITADA

Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como:

Los aminoácidos, Monosacáridos, etc.

que al no poder atravesar la bicapa lipidica, requieren que proteínas transmembranosas faciliten su paso.

Se realiza a favor de un gradiente electroquímico.

Las proteínas transportadoras pueden ser:Canales iónicosPermeasas

Canal Iónico

Poros o conductos hidrofilicos Permiten el flujo pasivo de iones. Altamente selectivos

Carga y tamaño específicos.

No siempre abiertos, necesitan un estímulo NO USA ATP

PROTEINAS PERMEASAS

Son las proteínas transportadoras Especificas Que al unirse a la molécula a transportar sufren un

cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.

TRANSPORTE ACTIVO

En este proceso también actúan proteínas de membrana. Existen 2 tipos:

Primario, mediado por ATPasas.Secundario, mediado por proteínas cotransportadoras.

En ambos casos, directa o indirectamente se consume energía.

Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico.

Son ejemplos de transporte activo: la bomba de Ca, en las membranas plasmaticas y en las

internas del RE. bomba de protones, asociadas a membranas plasmaticas y a

otros organoides membranosos, como lisosomas, endosomas, granulos secretorios,etc.

Glucoproteina P, en membranas plasmaticas de los hepatocitos, enterocitos, celulas del epitelio renal.

la bomba de Na/K,

BOMBA DE Na+, K+

Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+, hacia el exterior de la membrana y k+ hacia el interior.

Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATPasa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.

Por este mecanismo, se bombea 3 moléculas de Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP.

El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica.

De hecho todas las células animales gastan mas del 30% del ATP que producen.

Y las células nerviosas mas del 70% para bombear estos iones.

Unión del Na con Bomba Protéica

Cambio de Forma

Cambio de Forma

Cambio de Forma

Sodio Potasio ATPasa

TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO

Movimiento simultáneo de 2 moléculas.

Usa la energía del gradiente de una molécula, para

mover la otra molécula.

Proteína cotransportadora.

Simport.

Antiport.

Simporte: la sustancia cotransportada es introducida contra gradiente junto con el sodio.

Antiporte: la entrada de sodio se utiliza para extraer el otro elemento.

Endocitosis

FAGOCITOSIS Y PINOCITOSIS

Moléculas demasiado grandes para los canales.

Membrana cubre la partícula.

Membrana se corta y forma vesícula.

SOLIDOS FAGOCITOSIS

LÍQUIDOS PINOCITOSIS

Pinocitosis

DetectaInvagina

Vesícula USO

•Ingreso de fluidos

•Vesícula pinocítica

•Proceso común en eucariontes.

EXOCITOSIS

Opuesto a endocitosis.

Vesícula exocítica se fusiona con membrana celular.

Liberación al extracelular.

Membrana de vesícula incorporada a membrana celular.

Participa citoesqueleto celular.

Usa energía.

EXOCITOSIS

Vesícula

Adherencia

Fusión

Liberación

Micrografía electrónica: secreción de insulina de una vesícula secretoria de una

célula pancreática tipo b.

ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES

Mecanismo selectivo para el ingreso de moléculas.

Las macromoléculas a ingresar se unen a receptores específicos de membrana.

Receptores acumulados en regiones de membrana especializadas (citoesqueleto).

ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES

Formación de hoyos cubiertos de Clatrina por invaginación de membrana.

Se liberan vesículas revestidas de Clatrina que contienen macromoléculas unidas a su receptor.

Vesícula se fusiona con endosoma y se distribuyen sus contenidos.

Endocitosis Mediada por Receptores

Ligando

Receptor

Membrana invagina, forma vesícula

Endosoma

separan

Reciclado de receptores

EXOCITOSIS

Formación Lisosoma

ESPECÍFICO

Enzimas

Ingreso de lipoproteínas al oocyto de gallinas para formar la yema.

Clathrin coated pits

invaginación Clathrin coated vesicles

Resumiendo:la estructura de las membranas dependen de los lípidos...

y las funciones de la membrana dependen de las proteínas