MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICA “La frontera de la vida”

Estructura de la Membrana Celular El grosor de la membrana es 7.5 a 10 nanómetros (nm) = 10-6 mm. No es visible en el microscopio de luz. La membrana se compone, casi completamente, de lípidos y proteínas, adicionalmente presenta colesterol y azúcares. Mitocondria Membrana plasmática Núcleo Membrana plasmática

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

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

El Colesterol representa un 23% de los 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. El Colesterol representa un 23% de los lípidos de membrana

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. 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

Función de las Proteínas de Membrana 1. Transporte Permiten y regulan el paso de sustancias que por su tamaño, carga, concentración no atraviesan por difusión la membrana plasmática. Transportadores pasivos: Canales iónicos (Na+, K+, Ca2+, Cl-) Proteínas facilitadoras. Transporte activo

Función de las Proteínas de Membrana 2. 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

Función de las Proteínas de Membrana 3. Estructurales o Anclaje Proteínas estructurales o de anclaje: hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular.

Función de las Proteínas de Membrana 4. Reconocimiento Algunas Glucoproteínas (proteína + carbohidrato), hacen específicas las células para un tejido, órgano y hasta para un organismo.

Carbohidratos de Membrana 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. Ayudan a mantener unidas las células vecinas.

Teoría del Mosaico Fluido Movimiento de los fosfolípidos: 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. 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.

Funciones de la Membrana Plasmática Protege la célula o a la organelas del medio externo. Mantiene una forma estable de la célula u organela. Regula el transporte de sustancias y energía hacia adentro o hacia afuera de la célula u orgánulo Permite la comunicación entre las células adyacentes. Permite el reconocimiento celular. Permite la movilidad de algunas células u orgánulos

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: Sustancias liposolubles (ej. moléculas hidrófobas, no polares) penetran con facilidad la bicapa de fosfolípidos. Por otro lado el agua no pasa con facilidad. Tamaño: Muchas moléculas de gran tamaño (glucosa, proteínas, aminoácidos, ácidos nucleicos) no pasan a través de la bicapa de fosfolípidos Carga: Moléculas cargadas y los iones (k+, Mg+2, Ca+2, Cl-) no pueden pasar, en condiciones normales, a través de la membrana.

Mecanismos de Transporte de Membrana

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

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 H2O, CO2 y O2. Citoplasma Exterior de la Célula O2 CO2 Mayor concentración Menor concentración

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

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 HIPOTONICA HIPERTONICA (1) Normal (4) Flacida (2) Lisada (5) Turgente (3) Plasmolizada (6) Plasmolizada CELULA ANIMAL CELULA VEGETAL

Difusión Facilitada Moléculas que por su tamaño o carga no difunden libremente a través de la membrana y utilizan canales acuosos formados por proteínas integrales de membrana (porinas) para moverse hacia adentro y afuera de la célula. Estos canales son usados para la glucosa y pequeños iones con carga tales como K+, Na2+, Cl-. En el caso del agua se llaman acuaporinas La velocidad de transporte es muy alta (107-108 iones/seg.)

Transporte Activo 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.

Proteína de transporte Proteína de transporte fosforilada 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 5 El fosfato se separa de la proteína 6 La proteína libera el segundo soluto

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.

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

Transporte mediado por vesículas Exocitosis y Endocitosis

Exocitosis y Endocitosis 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 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

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

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

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

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

Tipos de Endocitosis: Pinocitosis Membrana celular 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.

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 citoplasma

Membrana Celular

Repaso

Mecanismos de Transporte

Proteínas de Membrana Proteínas estructurales o de anclaje: estas proteínas hacen de "eslabón clave" uniéndose al citoesqueleto y la matriz extracelular. Proteínas receptoras: que se encargan de la recepción y transducción de señales químicas. Proteínas de transporte: mantienen un gradiente electroquímico mediante el transporte de membrana de diversos iones. Estas a su vez pueden ser: Proteínas transportadoras: Son enzimas con centros de reacción que sufren cambios conformacionales. Proteínas de canal: Dejan un canal hidrofílico por donde pasan los iones.

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