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Membrana y Transporte 1° medio. La mayoría de las membranas celulares constituyen un mosaico fluido de fosfolípidos y proteínas. Membrana plasmática.

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1 Membrana y Transporte 1° medio

2 La mayoría de las membranas celulares constituyen un mosaico fluido de fosfolípidos y proteínas. Membrana plasmática

3 Membrana Celular En la composición química de la membrana entran a formar parte lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadas de 40%, 50% y 10%, respectivamente Barrera física entre el LIC y el LEC Funciona como una barrera semipermeable, Permite la entrada y salida de moléculas a la célula proceso de intercambio celular Introduce nutrientes o expulsa materiales de desechos Otras funciones: transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión. Reconocimiento y comunicación debido a moléculas situadas en la parte externa de la membrana, que actúan como receptoras de sustancias. Protección del material genético Se caracteriza por ser una estructura dinámica. La fluidez es una de las características más importantes de las membranas. Depende de factores como : -la temperatura, la fluidez aumenta al aumentar la temperatura. -la naturaleza de los lípidos, la presencia de lípidos insaturados y de cadena corta favorecen el aumento de fluidez; - la presencia de colesterol endurece las membranas, reduciendo su fluidez y permeabilidad

4 Teorías sobre la membrana celular Danielli & Davson: Descubrieron la membrana celular. 1er modelo: Robertson 1952 Unidad de membrana compuestas de dos tipos básicos de moléculas: proteínas y lípidos (grasas) lo que se denomina a este concepto trilaminar como unidad de membrana

5 Teoria de la membrana Singer y Nicholson propusieron el : modelo del mosaico fluido Considera que la membrana es como un mosaico fluido en el que tiene una bicapa lipídica. Tanto las proteinas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente. Los lípidos y las proteinas integrales se encuentran como en un mosaico. Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución principalmente de los glúcidos, que sólo se encuentran en la cara externa

6 Membrana Celular Esta formada por: A.-Fosfolípidos dispuesta en una doble capa, expuestas sus cabezas hidrofílicas y escondidas sus colas hidrofóbicas. Los P-lípidos se cambian de lugar unos con otros, lo que le confiere a la membrana su calidad de fluído. En las células animales hay colesterol ( para estabilizar a la membrana) y glucolípido. El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable) Disminuye la permeabilidad de la MP al agua citosol Colas hidrofobicas bicapa fosfolípido Cabezas hidrofilicas e. extracelular

7 Los movimientos que pueden realizar los lípidos son: rotación: giro de la molécula en torno a su eje. Es frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. –. difusión lateral: las moléculas difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente. flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una mono capa a la otra gracias a unas enzimas llamadas lipasas. Es el menos frecuente, por su gasto energético de flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos Membrana plasmática Mov de los fosfolípidos

8 Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que contiene. Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas. Por su disposición en la MP: - Periféricas: No presentan regiones hidrófobas, no pueden entrar al interior de la membrana. Están en la cara interna, en el interior de la célula. Se separan y unen a esta con facilidad por enlaces de tipo iónico, o unidas covalentemente a lípidos. -Integrales: Presentan regiones hidrófobas, por las que se pueden asociar al interior de la membrana y regiones hidrófilas que se sitúan hacia el exterior (Son anfipáticas), abarcan todo el espesor de la membrana.. Membrana plasmática

9 Las proteínas que se encuentran formando parte de la estructura membranosa. Según la ubicación a)Proteínas integrales: Están unidas a los lípidos íntimamente. Suelen atravesar la bicapa lípidica una o varias veces, por esta razón se les llama proteínas de transmembrana. b)Proteínas periféricas: Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteicas integrales por enlaces de hidrógeno.

10 Asociación de proteínas de membrana con la bicapa lipídica: Transmembrana, atraviesan la membrana como -helice o como láminas plegadas cerradas. Periféricas unidas a proteínas transmembrana por interacciones no covalentes débiles y Periféricas unidas a lípidos mediante uniones covalentes.

11 Proteínas estructurales: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular. Receptores de membrana: que se encargan de la recepción captura de mensajes químicos del medio y transducción de señales químicas. que desencadenan respuestas intracelulares. Transportadoras a través de membrana: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Encargadas de permitir y regular el paso de sustancias a través de la membrana Estas a su vez pueden ser: Enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales. Son aceleradores de reacciones químicas Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.

12 Algunos autores reconocen CINCO variedades de proteínas: a) Receptoras sitio de unión modifica su forma b) de Reconocimiento (glicoproteínas) capaz de identificar componentes químicos o estructuras celulares c) enzimáticas metabolismo; sintetizan o rompen moléculas, sin cambiar ellas mismas d) de Unión sosten MP al citoesqueleto, organelos a estructuras ej centríolo-> fibras aster -> cromosomas e) de Transporte y de canal regulan mov. a través de la MP. Las P. de canal tienen poros a través de los cuales fluyen iones, H2O. P transporte presentan sitios de unión para sujetar moléculas específicas temporalmente, luego cambia su forma, hace pasar la molécula y luego la libera en el otro lado.

13 Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las glucoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica de la membrana plasmática formando una estructura llamada glicocálix, cuyas funciones se pueden resumir de la siguiente manera: · Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas.. · Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido extracelular. · Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una huella dactilar característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno. - Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores.

14 Clasificación

15 Difusión simple: Transporte de soluto a través de bicapa. Ej urea, oxígeno Difusión facilitada: Transporte de soluto a través de canales, tales como, canales iónicos o Transportadores Osmosis: Difusión de agua a través de la bicapa Transporte Pasivo Canales iónicos: C. Na, K, Ca y protones Son proteínas, verdaderos tubos huecos, son especí- ficos. Transportadores: Llamados carriers Proteínas que se unen al soluto y que permite pasarlo al otro lado Difusión Facilitada Azúcar Aminoácidos nucleótidos

16 03/02/2014 TRANSPORTE A NIVEL DE MEMBRANA

17 2. Transporte a través de la membrana. La MP tiene una permeabilidad selectiva. A tamaño y hidrofobicidad, difusión a través de la bicapa. Moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa (la mayoría). Es necesario un sistema de transporte para las moléculas impermeables a la bicapa: proteínas transportadoras de membrana

18 T Pasivo: No necesita energía (ATP). La difusión simple ocurre a través de la bicapa (inespecífico) o por poros (específico). Ocurre a favor de gradiente. La capacidad de difundir a través de la bicapa depende de: - La diferencia de concentración a través de la membrana - La permeabilidad de la membrana a la sustancia (hidrofobicidad = lipofilia) - La Tª: determina la energía cinética de las moléculas - La superficie de la membrana Ej.: O 2 y CO 2, EtOH, NH 3, fármacos liposolubles Transporte pasivo: difusión simple.

19 Difusión simple a través de la bicapa (1). Entran moléculas lipídicas como: -hormonas esteroideas, -anestésicos como el éter-fármacos liposolubles. -sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. -Moléculas polares de muy pequeño tamaño: agua, CO2, etanol y glicerina. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis Transporte pasivo: difusión simple. La velocidad de difusión dependerá de: 1.La energía cinética (que depende de la T°). 2.El gradiente de concentración. 3. El tamaño de las moléculas. 4. La solubilidad de las moléculas en la porción hidrofóbica de la bicapa.

20 Iones (Na +, K +, Na+, Ca2+, Cl-. ). La apertura del canal está regulada por: - Ligando, su unión a una determinada región del canal provoca la transformación estructural que induce la apertura. - Voltaje Transporte pasivo: difusión simple. Difusión simple a través de canales: permeasas Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una región llamada receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.

21 Transporte pasivo: difusión facilitada. No necesita energía. Ocurre a favor de gradiente. La difusión facilitada es específica y saturable: mediada por proteínas transportadoras o permeasas. Implica un cambio conformacional en la proteína. Permite el transporte de pequeñas moléculas polares: glucosa, aminoácidos…

22 Transporte activo Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras (receptor + ATPasa). Es contra gradiente (contracorriente). Mantiene las diferencias de concentración entre el LEC y el LIC (p.e. K +, Na +, Ca +2 …), permite la absorción de micronutrientes en intestino y la reabsorción en el riñón… y la generación y transmisión del impulso nervioso Tipos : - TA primario: la energia procede directamente del ATP… - TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.

23 4. Transporte activo primario Bomba de Ca +2 Bomba de Na + /K + Mantiene [Ca +2 ] LIC Mantiene [Na + ] LIC [K + ] LIC LEC LIC Transporte de iones: Na +, K +, Ca +2, H +, Cl - … Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas

24 4. Transporte activo primario - Proporciona energía para el transporte 2º de otras moléculas. - Las células nerviosas y musculares utilizan el gradiente K + /Na + para producir impulsos eléctricos. - La salida activa de Na + es importante para mantener el equilibrio osmótico celular. Funciones de la bomba de Na + /K + :

25 4. Transporte activo secundario ( acoplados) L a transferencia de un soluto depende de la transferencia simultánea o secuencial de un segundo soluto. Simporte o unidireccional: transporte de ambos solutos en la misma dirección. Antiporte o de intercambio: transporte de los diferentes solutos en dirección opuesta. La difusión de Na + hacia el interior celular (a favor de gradiente) impulsa el movimiento de otra molécula en contra de su gradiente. Ejemplos : transporte acoplado al Na + de glucosa y AAs en células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales, antiporte de H + y Ca +2

26 Transporte mediados por vesículasTransporte mediados por vesículas Transporte de grandes moléculas hacia el interior, así como también para la expulsión de moléculas grandes o en grandes cantidades, las células utilizan vesículas. Estas son esferas delimitadas por membranas, cuyo contenido permanece sin contacto con el resto de citoplasma. pinocitosis: pinocitosis: endocitosis de grandes masas de líquido Endocitosis fagocitosis: Incorporación de soluciones o de proteínas grandes. Las vesículas se desprenden de la MP Incorporación de partículas grandes Ej proteínas, bacterias,virus. Existen unicelulares que se alimentan por fagocitosis

27 Endocitosis y exocitosis: transporte masivo Endocitosis Exocitosis Transporte de moléculas grandes Ingestión de partículas y microorganismos (fagocitosis) Liberación (secreción) de hormonas y neurotransmisores Exterior Citosol Exterior Citosol

28 3. Transcitosis. Es el conjunto de fen ó menos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular desde un polo al otro de la c é lula. Implica el doble proceso endocitosis-exocitosis. Es propio de c é lulas endoteliales que constituyen los capilares sangu í neos, transport á ndose as í las sustancias desde el medio sangu í neo hasta los tejidos que rodean los capilares.

29 isotónicas isotónicas: tienen la misma proporción de agua, es decir la misma concentración de soluto, no hay transferencia neta de agua. hipotónicas: hipotónicas: tiene diferentes concentraciones totales de solutos y agua. Soluciones Soluciones citólisis hipertónica: hipertónica: tienen menor concentración de soluto y mayor proporción de agua. crenación

30 Sí colocamos un glóbulo rojo en una solución hipertónica respecto a su interior, perderá el agua y se arrugará. El fenómeno se llama crenación. Puesto en una solución hipotónica, en cambio, le entrará agua, se diluirá su contenido y se romperá la membrana celular, lo que se llama citólisis ( en el caso de la rotura del glóbulos rojos se llama hemólisis).

31 No ocurre lo mismo si se trata de una célula vegetal, ya que ésta, al igual que las bacterias y la células de los hongos, tienen una pared celular relativamente rígida que la rodea y evita que estalle en una solución hipotónica.

32 Comportamiento de la célula animal y la vegetal: CELULA ANIMAL Crenación: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga al perder agua. Hemólisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y explota al llenarse de agua CELULA VEGETAL Plasmolisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y pierde agua. Se observan areas blancas. Turgencia: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y esta comienza a llenarse de agua, pero no explota porque la pared celular la protege.

33 Conceptos Difusión: Movimiento de moléculas a través de una membrana selectivamente permeable a favor del gradiente de concentración. Osmosis: Movimiento de moléculas de agua a través de una membrana selectivamente permeable contra gradiente de concentración. Osmolaridad: expresa concentración (número total de partículas/L de solución). Presión Osmótica: presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semi- permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. Gadiente de concentración: Diferencia de concentraciones de moléculas entre el interior y el exterior de la célula.

34 D Describir componentes de las membranas biológicas. E Describir los mecanismos de difusión F Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión. G Describir estructura de la membrana y sus funciones. H Explicar cómo la difusión y la osmosis son importante para la célula.

35 Describir componentes de las membranas biológicas. Describir los mecanismos de difusión Mencionar los factores que afectan la velocidad de difusión. Describir estructura de la membrana y sus funciones. Explicar cómo la difusión y la osmosis son importantes para la célula.

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