funcions biològiques de la membrana plasmàtica 1. rebre i transmetre senyals, és a dir, controlar...
TRANSCRIPT
Funcions biològiques de la membrana plasmàtica
1. Rebre i transmetre senyals, és a dir, controlar el flux d'informació entre les cèl·lules i el seu entorn. Això és possible gràcies a que la membrana conté receptors específics per als estímuls externs. Al seu torn, algunes membranes generen senyals, que poden ser químiques o elèctriques (p. ex. les neurones).
2. Proporcionar un mitjà òptim per al funcionament de les proteïnes de membrana (enzims, receptors i proteïnes transportadoras). Els enzims de membrana catalizan reaccions que difícilment tindrien lloc en un mitjà aquós.
• Controlar el desenvolupament de la cèl·lula i la divisió cel·lular.
4. Permetre una disposició adequada de molècules funcionalment actives (antígens, anticossos, etc.)
5. Delimitar compartiments intracel·lulars.
6. Mantenir una permeabilitat selectiva mitjançant el control del pas de substàncies entre l'exterior i l'interior de la cèl·lula
Paret cel·lular vegetal
La paret cel·lular es troba adossada a la membrana plasmàtica de les cèl·lules vegetals.
La rigidesa i el grossor d'aquesta paret cel·lular permeten als vegetals prescindir d'un esquelet.
Estudiant la seva estructura s'observen dos components clarament diferenciats: les fibres de celulosa, visibles simplement amb lupa, i el ciment que uneix les fibres, format per pectines, hemicelulosa, aigua i sals minerals.
La primera capa que es forma a partir de la membrana plasmàtica és la làmina mitja, comuna a les dues cèl·lules i composta principalment per pectines.
Entre la làmina mitja i la membrana plasmàtica es dipositen fins a 3 capes donant lloc a la paret primària. En ella les fibres de celulosa es disposen en forma de xarxa amb abundant ciment.
Quan la cèl·lula deixa de créixer, pot conservar només la paret primària, engruixant-la de vegades, o dipositar noves capes de diferents compostos originant la
paret secundària.
Aquesta normalment consisteix en 3 capes però, en ocasions, arriben a ser 20. En elles predomina la celulosa sobre el ciment.
Les fibres de celulosa estàn ordenades paral·lelament el que confereix gran resistència a la paret, encara que la cèl·lula perd la capacitat d'estirar-se.
La paret cel·lular és un exoesquelet que protegeix la cèl·lula vegetal d'esforços mecànicos i manté la integritat cel·lular a pesar de les diferències de pressió osmòtica que existeixen degut al fet que el mitjà que envolta a les cèl·lules és hipotónico pel que fa a l'interior cel·lular.
La cèl·lula vegetal absorbeix aigua del mitjà fins a cert límit, ja que aquesta exerceix una forta pressió hidrostàtica (TURGÈNCIA) sobre la paret cel·lular i impedeix que l'aigua segueixi entrant.
La paret cel·lular adulta pot experimentar modificacions en la seva composició química adaptàndose així a la funció de la cèl·lula.
1- Lignificació: quan la substància dipositada és lignina, com ocorre en els gots conductors del xilema.
2- Mineralizació: la paret s'impregna amb carbonat càlcico o sílice, la qual cosa sol ocórrer en les cèl·lules epidèrmiques.
3- Cutinizació i suberificació: asseguren la impermeabilización de les cèl·lules, sobretot de les epidèrmiques. En el primer cas la paret s'impregna de cutina i origina la lluentor que poseeixen moltes fulles i fruits. En el segon cas s'impregna de suberina, formant el suro.
A pesar de la seva resistència i grossor, la paret cel·lular és permeable tant a l'aigua com a les substàncies dissoltes en ella. Això és possible per l'existència de diferenciacions que connecten entre si les cèl·lules i amb el mitjà que les envolta. Són de dos tipus:
A- Punteadures: són zones primes de la paret formades per la làmina mitjana i una paret primària molt fina. Solen situar-se al mateix nivell en dues cèl·lules veïnes.
B- Plasmodesmes: són conductes citoplasmàtics molt fins que comuniquen cèl·lules veïnes, per a això travessen completament les parets cel·lulars. La membrana plasmàtica de cada cèl·lula es contínua amb la de la seva veïna pels plasmodesmes.
Transport cel·lular
Permeabilitat selectiva
El transport a través de la membrana pot ser passiu quan es produeix d'una manera espontània o actiu, quan requereix un aporti d'energia.
Al mateix temps, la membrana exerceix un sever control del tipus de substàncies que la poden travessar.
1. Difusión simple
2. Difusión simple a través de canales: Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-.
La apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, e induce la apertura del canal.
-Difusión facilitada. Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc, que al no poder, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso.
Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o permeasas 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.
http://www.animbio.com/anim/transporte2/transport1.swfhttp://www.animbio.com/anim/transporte2/transport1.swf
•El transporte activo . En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP. •Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.
oLa 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 ATP-asa.
Por este mecanismo, se bombea 3 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 más del 30% del ATP que producen ( y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.
Transporte de moléculas de elevada masa molecular:
Para el transporte de este tipo de moléculas existen tres mecanismos principales: endocitosis, exocitosis y transcitosis.
En cualquiera de ellos es fundamental el papel que desempeñan las llamadas vesículas revestidas. Estas vesículas se encuentran rodeadas de filamentos proteicos de clatrina.
•Endocitosis: Invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido.
Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis.
•Pinocitosis. Implica la ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas de clatrina. •Fagocitosis. Se forman grandes vesículas revestidas o fagosomas que ingieren microorganismos y restos celulares. •Endocitosis mediada por un receptor. Es un mecanismo por el que sólo entra la sustancia para la cual existe el correspondiente receptor en la membrana.
Pinocitosis
Fagocitosis
http://www.animbio.com/anim/pinocitosis.swfhttp://www.animbio.com/anim/pinocitosis.swf
Exocitosis. Es el mecanismo por el cual las vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular. Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al medio.
Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho.
En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.
Uniones impermeablesSe unen las membranas de las células entre si (1) hermetícamente para impedir el paso de sustancias a través de las capas celulares. Se encuentran por ejemplo, en las células epiteliales del intestino.
DesmosomasUnen las células entre sí (2) como si fuera una unión mecánica, que recuerda el sistema de corchetes que se usan en prendas de vestir. El desmosoma presenta un cuerpo denso que se fija al citoplasma celular mediante filamentos de queratina
Uniones comunicantes o de tipo "gap"Unen las membranas adyacentes de las células de forma íntima mediante grupos de canales proteicos (3), pero permiten el paso de moléculas pequeñas y de impulsos eléctricos.
El citoplasma
Està constituït per una substància semilíquida d'aspecte viscós sense estructura aparent, denominada citoplasma fonamental, en la qual es troben immersos una sèrie d'estructures o formacions que constituïxen els denominats orgànuls.
Citosol i citoesquelet
El citosol, també anomenat hialoplasma.
Format per una massa gelatinosa que ocupa tot l'espai des del citoplasma extern fins als orgànuls cel·lulars.
Poseeix una complexa organització interna denominada citoesquelet, molt difícil d'estudiar ja que es desintegra amb molta facilitat.
El citosol conté els sistemes enzimàtics responsables de gran part de les reaccions del metabolisme, com la glucolisis, glucogénesis, glucogenogénesis, síntesi de àcidos grassos, nucleòtids i aminoàcidos.
També se sintetitzen en el citosol algunes proteïnes mitjançant els ribosomes que es troben lliures en ell.
En el citosol s'emmagatzemen alguns productes de la biosíntesis, sobretot substàncies de reserva, com el glucógeno i els greixos que, en forma de gotes disperses, poden arribar a ocupar tot el volum cel·lular, com és el cas dels adipocits.
El citosol poseeix una complexa organització interna formada per xarxes de microfilamentos i microtúbulos
denominada citoesquelet.
Aquest terme no es refereix a una estructura rígida, ni a una armadura articulada com altres esquelets, sinó que es tracta d'una matriu organitzada que canvia d'aspecte amb gran rapidesa i proporciona a la cèl·lula, consistència morfològica i una disposició ordenada i dinàmica del citoplasma.
Aquest citoesquelet dinàmic és responsable de:
- La forma.- El desplaçament i la divisió de la cèl·lula, - Transport de vesícules i substàncies per una banda a altra del citoplasma.
Fins a ara s'han descrit 4 classes de sistemes de filaments proteics integrants del citoesquelet:
1- Microfilaments: són les fibres més primes i són un conjunt de filaments proteics relacionats amb l'arquitectura i el moviment de la cèl·lula.
La proteïna més característica és la actina, que s'associa amb altres components proteics segons el tipus de cèl·lula i la funció que ocupi.
En les fibres musculars estriades, la actina s'associa amb la miosina per a formar els filaments responsables de la contracció muscular
Movimiento. Las células no nadan, se desplazan arrastrándose por el medio que las rodea y ello se hace por un mecanismo de reptación. Es la polimerización de los filamentos de actina lo que empuja. Endocitosis, fagocitosis. La emisión de las expansiones celulares que engloban a las moléculas que van a ser fagocitadas dependen de la polimerización de de filamentos de actina.
Citocinesis. El estrangulamiento final del citoplasma durante el proceso de división celular se produce gracias a un anillo de actina, que, ayudado por la miosinas, va estrechando su diámetro progresivamente hasta la separación completa de los dos citoplasmas de las células hijas.
Formación de microvellosidades. Las microvellosidades son estructuras estables que permiten a la célula aumentar enormemente la superficie de su membrana plasmática.
2- Microtúbuls: són els més gruixuts i buits.
Són estructures filamentosas huecas formades a partir de subunidades proteïques que s'associen per un procés de polimerización en el qual intervenen 2 tipus de monómeros lleugerament distints: tubulina a i tubulina b; ambdues són proteïnes globulars unides per a constituir les estructures cilíndriques dels microtúbulos.
3- Filaments intermedis: el seu diàmetre se situa entre el dels dos anteriors.
Constitueïx un grup de filaments proteics de diferent naturalesa que no sempre són els mateixos en totes les cèl·lules i fins i tot poden faltar en algun teixit.
Reben diferents noms: en les cèl·lules epitelials queratinas, en les neurones neurofilamentos, en les fibres musculars filaments de desmina, etc.
En tots els casos formen un entramat intern relacionat sobretot amb altres components del citoesquelet.
http://www.bionova.org.es/animbio/anim/citosk/citosk.html
4- Xarxa microtrabecular: està formada per una finísima xarxa de filaments de curta longitud i orientats a l'atzar que travessen el citosol i s'uneixen a través de nombrosos punts d'ancoratge als altres components del citoesquelet.
los filamentos de actina en una célula endotelial (vaso sanguíneo) de una vaca. Los hilos de color amarillo son las formas polimerizadas de la proteína (actina) y el rojo indica la presencia de unidades individuales de la proteína.
Las fibras de actina aparecen rojas, los microtúbuluos son verdes, y los núcleos de las células se encuentran en azul.
microtúbulos en una célula endotelial bovina.
Estructures no membranoses
Cilis i flagels
Són prolongacions mòbils localitzades en la superfície de moltes cèl·lules que permeten a aquestes desplaçar el medi que els envolta.
El desplaçament del medi dóna origen al moviment de les cèl·lules si viuen aïllades.
Els cilis: De 0,2 μ de diàmetre i entre 2 i 10 μ de
longitud. Apareixen en gran nombre sobre la mateixa
cèl·lula.
Els flagels: De diàmetre semblant, arriben a fins a 200
μ de longitud. Les cèl·lules flagel·lades només poseeixen
un o, rarament més d’un flagel. L'estructura interna de cilis i flagels és molt
similar
Estructura d'un cili
Axonema: 9 parells de microtùbuls i un parell central (9 + 1). Zona de transsició: a l’altura de la membrana. (9 +0)ancorada en el hialoplasma, anomenada corpuscle basal. ( 9 triplets)
El axonema està envoltat de la membrana plasmàtica i té en el seu interior dos microtúbulos centrals envoltats d'una prima beina.
En la perifèria hi ha 9 parells de microtúbulos perifèrics; de cada parell un és complet (a) i l'altre no (b).
Del microtúbulo a surten dos braços formats per una proteïna, la dineína, que es dirigeixen cap al microtúbulo b de la parella veïna.
Altres fibres proteïques uneixen cada parell de microtúbulos entre si i amb la beina central.
El corpuscle basal és un cilindre de 0,2 a 0,5 μ de longitud, col·locat en la base del cili. Manca del parell de microtúbulos centrals, mentre que els dobletes de microtúbulos perifèrics s'han transformat en triplets.
Proteína Dineina que mueve microtúbulos.
Nexina une cilindro. radiales con vaina
central
La funció més important de cilis i flagels consisteix a moure el líquid que envolta la cèl·lula.
Si la cèl·lula viu aïllada, aquest moviment la propulsa a través del medi.
Cilis i flagels es mouen de forma distinta: els primers tenen moviment pendular i els flagels ondulante.
La causa del moviment és el lliscament d'uns dobletes perifèrics respecte a uns altres. Com els dobletes estàn ancorats en el corpuscle basal, el lliscament provoca la flexió del cili o del flagel.
Centrosoma i centríols:
Els microtúbulos citoplasmàticos acaben en una regió de la cèl·lula pròxima al nucli, anomenada centre cel·lular, citocentro o centrosoma.
El corpuscle basal i el centrosoma són centres organitzadors dels microtúbulos, és a dir, els microtúbulos creixen i s'organitzen a partir d'ells.
1- Un parell de centríols o diplosoma. Els centríols són estructures idéntiques als corpuscles basales dels cilis. Se situen ocupant el centre del centrosoma perpendicularment entre si.
En la divisió cel·lular, cadascun d'ells dóna origen, per duplicació, a la seva parella. D'aquesta manera s'obtenen dues diplosomes, un per a cada cèl·lula filla. Les cèl·lules dels vegetals superiors manquen de centríols.
2- Les fibres del àster, formades per microtúbulos que creixen i s'organitzen en forma de ràdios a partir dels centríols. Durant la divisió cel·lular, les fibres del àster donen origen als microtúbulos del fus acromàtico.