TEMA 5: LIMITE CELULAR, MEMBRANA PLASMÁTICA

Objetivo de la clase Comprender las características de la bicapa lipídica y la influencia de su estructura en los mecanismos de intercambio de sustancias entre la célula y su ambiente.

¿Qué es la membrana celular? Es una estructura que rodea a la célula y que separa su medio interno o citoplasma del externo.

Características de la membrana Controla el contenido químico de la célula Características de la membrana Es una bicapa lipídica. Compuesta lípidos, proteínas y glúcidos. Responde al modelo del mosaico fluido Es semipermeable

Modelo del mosaico fluido de SINGER Y NICHOLSON (1972)

Bicapa lipídica Se basa en una doble capa de moléculas lipídicas: Fosfolípidos y colesterol, fundamentalmente.

Funciones de la membrana plasmática: barrera receptiva, comunicativa y semipermeable

Propiedades de la membrana Fluidez. Importancia biológica: La fluidez determina el funcionamiento de la membrana. Los cambios de temperatura en el medio influyen en ella: A menor temperatura, menor fluidez (mayor viscosidad). El descenso de fluidez de la membrana puede detener procesos de transporte y enzimáticos. Alta T° Baja T°

Impermeabilidad frente a iones y sustancias hidrosolubles Importancia biológica: Regulación del intercambio de sustancias entre el citosol y el medio extracelular.

Composición química de la membrana

Objetivo de la clase Identificar los componentes de la membrana plasmática y sus características.

Lípidos: Fosfolípidos Son moléculas anfipáticas. Poseen una región apolar hidrofóbica (ácidos grasos) y una región polar hidrofílica (grupo fosfato). Por esto, en un entorno acuoso como es el citoplasma y el medio extracelular, los fosfolípidos forman la bicapa lipídica, disponiendo las cabezas polares hacia afuera y las colas apolares hacia el interior de la bicapa, lo que minimiza el contacto con el agua.

Lípidos: Colesterol Se ubica entre los fosfolípidos de la bicapa lipídica y disminuye la fluidez y permeabilidad de la membrana, otorgando más estabilidad y evitando que se deforme. Está presente en las membranas de las células animales y en las células vegetales se reemplaza por otro tipo de esteroles.

Proteínas de membrana Determinan la función de la membrana biológica. Poseen la propiedad de desplazarse lateralmente a través de ella pero no de invertir su posición (asimetría proteica)

Clasificación Proteínas de transmembrana. Se hallan inmersas en la bicapa. Proteínas periféricas. Exteriores a la bicapa, están unidas mediantes enlaces débiles a las cabezas polares lipídicas o a otras proteínas integrales.

Glucocálix Son cadenas de hidratos de carbono que se unen a las proteínas y fosfolípidos del lado externo de la membrana, formando glicoproteínas y glicolípidos. Sus funciones son: permitir anclar las células a la matriz extracelular y que las células del sistema inmune distingan y ataquen selectivamente a organismos extraños.

Transporte a través de membrana

Objetivo de la clase Comprender los mecanismos de transporte entre la célula y su ambiente.

¿En qué porción la sustancia está más concentrada? Gradiente de Concentración Porción externa Porción interna ¿En qué porción la sustancia está más concentrada?

¿Cuáles son los tipos de transporte celular? Transporte pasivo Transporte activo El soluto atraviesa la membrana plasmática en contra del gradiente de concentración, es decir desde donde hay menos soluto hacia donde hay más, es necesario el uso de energía. Este es mediado por proteínas transportadoras especiales que consumen energía. Dos tipos: activo primario y activo secundario. Es un movimiento aleatorio de las moléculas o solutos a través de los espacios de la membrana o utilizando proteínas transportadoras. Se realiza a favor del gradiente de concentración, por lo que no hay gasto de energía (ATP). Tres tipos de transporte pasivo: difusión simple, difusión facilitada y osmosis.

Difusión simple: a través de bicapa Este tipo de transporte pasivo lo realizan moléculas relativamente pequeñas y no tienen carga eléctrica. La velocidad de este tipo de transporte es proporción a la concentración del soluto.

Difusión facilitada Las moléculas atraviesan la membrana plasmática gracias a proteínas presentes en ella. Existen dos tipos de difusión facilitada: a través de canal y a través de transportadores o carriers.

Difusión facilitada: a través de canales Participan proteínas integrales de la membrana, y se denominan proteínas de canal. Estas transportan, específicamente, átomos que poseen carga eléctrica, es decir, iones. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl- Algunos canales se encuentran constantemente abiertos, y otros regulan el paso de las partículas a través de “compuertas” que se abren y se cierran.

Difusión facilitada: proteína transportadora o carriers Son proteínas que permiten el paso de moléculas específicas. Para lograrlo, se unen a la molécula y mediante cambios conformacionales transportan solutos a través de la membrana y los liberan hacia el otro lado. La velocidad dependerá de la disponibilidad de transportadores.

Objetivo de la clase Comprender los mecanismos de osmosis y de transporte activo en el intercambio de sustancias entre la célula y su ambiente.

OSMOSIS Es una difusión pasiva, caracterizada por el paso del agua, disolvente, a través de la membrana semipermeable, desde la solución más diluida a la más concentrada.

Proceso osmótico El medio o solución isotónica es aquél/aquella, en el cual, la concentración de soluto está en igual equilibrio fuera y dentro de una célula. Solución Hipertónica es aquella que tiene mayor concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula. Solución hipotónica es aquella que tiene menor concentración de soluto en el medio externo en relación al medio citoplasmático de la célula.

Osmosis en célula animal

Osmosis en célula vegetal

Acuaporinas: los canales de agua celulares Las acuaporinas regulan el paso del agua a través de la membrana celular. Forman una familia de proteínas muy diversa; se hallan presentes en todos los seres vivos. Abundan sobre todo en plantas y en el sistema renal de animales.

Objetivo de la clase Comprender el mecanismo de transporte activo y de macromoléculas en el intercambio de sustancias entre la célula y su ambiente.

Existe un gasto energético (ATP)  contra gradiente Transporte activo Porción externa Membrana Celular Porción interna Existe un gasto energético (ATP)  contra gradiente de concentración

Transporte activo primario: bomba Na+/K+ATPasa La célula utiliza una proteína transportadora denominada Bomba, que hidroliza ATP para obtener energía. La bomba, saca Na+ desde el citoplasma hacia el espacio extracelular y une el potasio (K+) del exterior celular y lo ingresa hacia el citoplasma. La bomba Na+/K+ATPasa es fundamental para la contracción muscular y el impulso nervioso en las neuronas.

Transporte activo secundario: cotransporte y contratransporte Ejemplos: cotransporte de Na+/glucosa y el contratransporte o intercambiador de Na+/Ca+2. a. Cotransporte Na+/glucosa (o simporte). En las células epiteliales del intestino existe una proteína transportadora en la región superior de la célula que introduce Na+ al citoplasma, a favor, y glucosa, en contra del gradiente de concentración.

b. Contratransporte Na+/Ca2+ (o antiporte) b. Contratransporte Na+/Ca2+ (o antiporte). En muchas células existe una proteína transportadora que introduce Na+ a favor del gradiente de concentración y extrae Ca2+ en contra del gradiente; este tipo de proteína se denomina intercambiador Na+/Ca2+.

Transporte de macromoléculas, transporte en masa o transporte mediado por vesículas Moléculas, como polisacáridos, proteínas, virus e incluso otras células más pequeñas. Existen dos mecanismos: endocitosis es el ingreso de macromoléculas y la exocitocis implica la salida de estas. En ambos casos, las macromoléculas se transportan en vesículas.

Endocitosis Se distinguen tres tipos: Fagocitosis Pinocitosis Endocitosis con receptor

Fagocitosis

Pinocitosis

Endocitosis con receptor

Exocitosis

El proceso de exocitosis se puede desencadenar bajo dos situaciones: 1. Secreción constitutiva. Mediante producción permanente de vesículas que se liberan sin necesidad de algún estímulo. 2. Secreción regulada. Mediante producción de vesículas que son liberadas frente a un estímulo específico.