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MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA La frontera de la vida.

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1 MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA La frontera de la vida

2 Estructura de la Membrana Celular El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm).El grosor de la membrana es de 7.5 a 10 nanómetros (nm). No es visible en el microscopio de luz.No es visible en el microscopio de luz. La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y proteínas, adicionalmente presenta colesterol y azúcares.La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y proteínas, adicionalmente presenta colesterol y azúcares. Mitocondria Membrana plasmática Núcleo Membrana plasmática

3 Los fosfolípidos son el principal componente estructural de todas las membranas celulares.Los fosfolípidos son el principal componente estructural de todas las membranas celulares. Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo)Cabeza polar hidrofílica: (glicerol + fosfato + colina, o serina, etc. depende del tipo) Dos colas no polares: (dos ácidos grasos) que son hidrofóbicas o anfipáticas.Dos colas no polares: (dos ácidos grasos) que son hidrofóbicas o anfipáticas. Lípidos de Membrana Cabeza Símbolo Colas

4 Fosfolípidos Cabezas hidrofílicas Colas hidrofóbicas Líquido intersticial Exterior de la Célula Citoplasma Interior de la Célula –Las cabezas hidrofílicas se ubican hacia afuera y sus colas hidrofóbicas se ubican hacia adentro de la célula. –En agua, los fospolípidos forman espontáneamente una bicapa o lámina doble muy estable

5 Lípidos de Membrana Esteroides como el Colesterol (célula animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal) cumplen un papel importante regulando la resistencia y la fluidez de las membranas.Esteroides como el Colesterol (célula animal) y los Fitoesteroles (célula vegetal) cumplen un papel importante regulando la resistencia y la fluidez de las membranas.

6 Existen dos tipos generales de proteínas de membrana:Existen dos tipos generales de proteínas de membrana: -Proteínas integrales o transmembrana: penetran completamente la bicapa fosfolipídica y tienen regiones hidrofóbicas. -Proteínas periféricas: no atraviesan toda la bicapa fosfolipídica y carecen de regiones hidrofóbicas (presentan regiones polares o cargadas). Están asociadas a proteínas integrales y a lípidos. -Proteínas de membrana: permiten el movimiento de materiales a través de la membrana y la recepción de señales químicas desde el ambiente externo de la célula. Proteínas de Membrana

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8 Función de las Proteínas de Membrana Transporte Permiten y regulan el paso de sustancias que por su tamaño o por su carga no atraviesan por difusión la membrana plasmática. Transportadores pasivos: canales iónicos Proteínas facilitadoras.

9 Función de las Proteínas de Membrana Comunicación Célula – medio extracelular: reciben estímulos eléctricos o químicos (ej. hormonas). Célula – célula: reciben y envían estímulos químicos y eléctricos entre las células. UNION Estrecha Desmosomas Membrana plasmática adyacente Matriz extracelular UNION Comunicante

10 Función de las Proteínas de Membrana Reconocimiento Algunas Glucoproteínas (proteína + carbohidrato), hacen específicas las células para un tejido, órgano y hasta para un organismo.

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12 Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando glucoproteínas o bien glucolípidos.Carbohidratos como glucosa o galactosa se fijan a proteínas o a fosfolípidos, por fuera de la membrana plasmática, formando glucoproteínas o bien glucolípidos. Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas.Son importantes para el reconocimiento de moléculas específicas. Ayudan a mantener unidas las células vecinas.Ayudan a mantener unidas las células vecinas. Carbohidratos de Membrana Carbohidratos de Membrana

13 Teoría del Mosaico Fluido Movimiento de los fosfolípidos:Movimiento de los fosfolípidos: Flip - Flop: pueden saltar de una monocapa a la otra; se produce poco por que requiere gran gasto de energía.Flip - Flop: pueden saltar de una monocapa a la otra; se produce poco por que requiere gran gasto de energía. Difusión lateral: cambian de lugar con fosfolípidos vecinos, dentro de la misma monocapa unas 107 veces por segundo.Difusión lateral: cambian de lugar con fosfolípidos vecinos, dentro de la misma monocapa unas 107 veces por segundo. Rotación: giran sobre su eje longitudinal con rapidez.Rotación: giran sobre su eje longitudinal con rapidez. Flexión: Separación y aproximación de los extremos de las colas, por flexión de las cadenas carbonadas de los ácidos grasos.Flexión: Separación y aproximación de los extremos de las colas, por flexión de las cadenas carbonadas de los ácidos grasos.

14 Funciones de la Membrana Plasmática Protegen la célula o a la organelas del medio externo. Mantienen una forma estable de la célula u organela. Regulan el transporte de sustancias y energía hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo Permite la comunicación entre las células adyacentes. Permiten el reconocimiento celular. Permiten la motilidad de algunas células u orgánulos

15 Permeabilidad Selectiva Capacidad de la membrana de incorporar las sustancias necesarias para la célula y descartar los desechos celulares. –Impide que algunas sustancias, como las proteínas y los lípidos, entren a la célula. –Permite el paso de azúcares simples, oxígeno, agua y bióxido de carbono. La Permeabilidad a través de la membrana depende de factores: –Solubilidad en los lípidos –Solubilidad en los lípidos: Sustancias liposolubles (ej. moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad la bicapa de fosfolípidos. Por otro lado el agua no pasa con facilidad. –Tamaño: –Tamaño: Muchas moléculas de gran tamaño (glucosa, proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos) no pasan a través de la bicapa de fosfolípidos –Carga: –Carga: Moléculas cargadas y los iones (k +, Mg +2, Ca +3, Cl - ) no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana.

16 Mecanismos de Transporte de Membrana

17 Transporte Pasivo No requiere el consumo de energía (ATP). El movimiento ocurre por diferencias en la concentración y en las cargas eléctricas de las sustancias en ambos lados de la membrana. Tenemos los siguientes mecanismos: –Difusión simple –Ósmosis –Difusión facilitada EQUILIBRIO Moléculas de colorante Membrana EQUILIBRIO

18 Difusión Simple El movimiento de moléculas se da a través de la membrana de fosfolípidos, de un gradiente de alta concentración a baja concentración. Cuando mayor es el gradiente de concentración, más rápida es la velocidad de difusión. Si no intervienen otros procesos, la difusión continuará hasta eliminar el gradiente de concentración. Moléculas solubles en lípidos como etanol, y moléculas pequeñas como H 2 O, CO 2 y O 2. Citoplasma Exterior de la Célula O2O2 CO 2 O2O2 O2O2 Mayor concentración Menor concentración

19 Osmosis En la osmosis, el agua viaja desde un área de baja concentración de soluto a un área de alta concentración del soluto Solución hipotónica Molécula de soluto Solución hipotónica Solución hipertónica Membrana selectiva permeable Solución hipertónica Membrana selectiva permeable FLUJO DE AGUA Moléc de soluto con moléculas de agua Moléculas de agua

20 Osmosis induce a las células a contraerse en soluciones hipertónicas e hincharse en soluciones hipotónicas –El control del balance de agua entre células y su entorno osmorregulación, es esencial para los organismos SOLUCION ISOTONICA SOLUCION HIPOTONICA SOLUCION HIPERTONICA (1) Normal (4) Flacida (2) Lisada (5) Turgente (3) Plasmolizada (6) Plasmolizada CELULA ANIMAL CELULA VEGETAL

21 Algunas moléculas por su tamaño o carga no difunden libremente a través de la membrana. Utilizan canales formados por proteínas de membrana (porinas) para moverse hacia adentro y afuera de la célula. K +, Na +, Cl -Estos canales son usados para la glucosa y para iones pequeños y con carga tales como K +, Na +, Cl -. Difusión Facilitada

22 Las células utilizan energía (ATP) durante el transporte. La proteína transportadora bombea activamente un soluto determinado a través de una membrana en contra del gradiente de concentración del soluto. Transporte Activo

23 Proteína de transporte 1 FLUID0 EXTRACELULAR Primer soluto Primer soluto, en el interior de la célula, se une a la proteína Proteína de transporte fosforilada 2 ATP transfiere un fosfato a la proteína 3 Proteína libera el soluto fuera fuera de la célula 4 Segundo soluto se une a la proteína Segundo soluto 5 El fosfato se separa de la proteína 6 La proteína libera el segundo soluto

24 Bomba de Sodio (Na) y Potasio (K) Es una proteína presente en todas las membranas plasmáticas de las células animales, cuyo objetivo es eliminar sodio de la célula e introducir potasio en el citoplasma.

25 Funciones de la Bomba de Sodio (Na) y Potasio (K) Mantenimiento de la osmolaridad y del volumen celularMantenimiento de la osmolaridad y del volumen celular Mantiene un potencial eléctrico de membranaMantiene un potencial eléctrico de membrana Favorece la trasmisión de impulsos nerviososFavorece la trasmisión de impulsos nerviosos Mantenimiento de los gradientes de sodio y potasioMantenimiento de los gradientes de sodio y potasio

26 Transporte mediado por vesículas Exocitosis y Endocitosis

27 Requieren energía (ATP) para llevarse a cabo. Algunas sustancias más grandes como polisacáridos, proteínas y otras células cruzan las membranas plasmáticas mediante varios tipos de transporte grueso: Exocitosis Endocitosis: –Fagocitosis –Pinocitosis –Endocitosis mediada por receptores Exocitosis y Endocitosis

28 Exocitosis Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, se fusiona con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula.Una vesícula membranosa se desplaza hasta la membrana, se fusiona con la membrana y el contenido se vacía fuera de la célula. Fluido celular externo Citoplasma

29 Exocitosis Organismos unicelulares por ejemplo desechan sus residuos metabólicos mediante la formación de vesículas que expulsan al exterior

30 Tipos de Exocitosis Secreción Constitutiva Reponer membrana o proteínas Secreción Reguladora Secreción de enzimas u hormonas

31 Endocitosis Mediante la formación de vesículas o vacuolas a partir de la membrana plasmática la célula incorpora macromoléculas u otras partículas. Tipos: Fagocitosis, Pinocitosis y Endocitosis mediada por receptores. Citoplasma Líquido intersticial Vesícula Membrana Plasmática

32 Tipos de Endocitosis: Fagocitosis La membrana plasmática forma prolongaciones celulares que envuelven la partícula sólida, englobándola en una vacuola. Luego, uno o varios lisosomas se fusionan con la vacuola y vacían sus enzimas hidrolíticas en el interior de la vacuola. Pseudópodo Alimento a ser ingerido FAGOCITOSIS

33 Tipos de Endocitosis: Tipos de Endocitosis: Pinocitosis La membrana celular se invagina, formando una vesícula alrededor del líquido del medio externo que será incorporado a la célula. Luego se libera en el citoplasma. Membrana celular PINOCITOSIS

34 Tipos de Endocitosis: mediada por receptor Las sustancias que serán transportadas al interior deben primero acoplarse a las moléculas receptoras específicas. concentrados en zonas particulares de la membrana (depresiones). Cuando los receptores están unidos con sus moléculas especificas, se ahuecan y se cierran formando una vesícula. Material unido a las proteínas receptoras ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTORES Membrana celular CAVIDAD citoplasm a

35 Repaso

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37 ¿Preguntas?

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