Santiago, República Dominicana Superficie Celular Dra. Mary Dominguez Pontificia Universidad Católica Madre y Maestra Superficie Celular Dra. Mary Dominguez 1

Estructura de la Membrana Tanto procariotas como eucariotas Barrera selectiva Papel doble Aisla el citoplasma Media las interacciones entre la célula y su medio 2

Estructura de la Membrana 3

Estructura de la Membrana Bicapa Lipídica Membrana- lipidos y proteinas fosfolipidos ext- esfingomielina, fosfatidilcolina, y glicolipidos-cara externa, 2%, grupos hidrocarbonos hacia afuera int- fosfatidilserina, fosfatidilinositol (minoritario pero importante en el transp celular) la carga negativa de las cabezas de estos fosfolipidos le dan una carga negativa neta al lado citosolico de la memb. plasm. colesterol se distribuye libremente en ambas capas, mismo porciento que los fosfolipidos 4

Estructura de la Membrana Características fundamentales Estructura de los fosfolípidos permite la actuación de la membrana como barrera entre dos compartimientos acuosos La bicapa son fluídos viscosos, no sólidos 5

Proteínas de la Membrana Modelo de Mosaico Fluido -Periféricas -Integrales Proteínas- el otro componente de la membrana No es estructural pero son las responsables de de realizar funciones específicas de la memb. Modelo de mosaico fluido (Singer y Nicolson) proteinas se integran en la membrana.. 50% lipidos. 50%proteinas (5-10%glucolipidos o glucoproteinas). Al ser mas grande las proteinas esto equivale a una proteina por cada 50-100 moleculas de lipidos) 2 tipos de proteínas perifericas- no se integran directamente a la membrana sino se unen a mediante interacciones proteina-proteina integrales-se insertan dentro de la bicapa lipidica. la mayoria son proteinas transmebranas 6

Movilidad de las Proteínas de la Membrana Libres de moverse lateralmente por la membrana 7

Movilidad de las Proteínas de la Membrana Polaridad Celular: Dominios Apical y Basolateral Polaridad superf. apical- tiene microvellosidades y esta especializada en la absorción de nutrientes superf. basolateral- especializada en la transferencia de nutrientes hacia el tejido conectivo subyacente Uniones estrechas separan ambos dominios. Las proteinas de membrana son libres de moverse en la memb de cada dominio. 8

Balsas Lipídicas Balsas lipidicas la composición lipida tambien puede perturbar la libre difusion de las proteinas de membrana Los esfingolipidos y glucolipidos suelen agruparse en zonas llamadas balsas lipidicas debido a su alta temperatura de fusion Las balsas tambien agrupan colesterol- por su tendencia a unirse el colesterol a los fosfolipidos Ciertas proteinas- como aquellas anclasdas a GPI se encuentran en las balsas ej. : caveolina 9

Glucocálix Selectinas (E –P) Glucocalix- manto de hidrocarbonos que cubre la memb plasmatica por fuera, oligosacardios de los glicolipidos y las glicoproteinas. Ejemplo bien estudiado del glucocalix interaccion entre leucocitos y celulas endoteliales las celulas endoteliales llaman a los leucocitos hacia la respuesta inflamatoria. Selectinas- E y P en celulas endoteliales, L en los lecucocitos 10

Glucocálix Protection: Cushions the plasma membrane and protects it from chemical injury Immunity to infection: Enables the immune system to recognize and selectively attack foreign organisms Defense against cancer: Changes in the glycocalyx of cancerous cells enable the immune system to recognize and destroy them Transplant compatibility: Forms the basis for compatibility of blood transfusions, tissue grafts, and organ transplants Cell adhesion: Binds cells together so that tissues do not fall apart Inflammation regulation: Glycocalyx coating on endothelial walls in blood vessels prevents leukocytes from rolling/binding in healthy states[2] Fertilization: Enables sperm to recognize and bind to eggs Embryonic development: Guides embryonic cells to their destinations in the bod 11

Transporte de Moléculas Pequeñas Trasporte Pasivo: Difusión Pasiva Difusión Facilitada: proteínas transportadoras y canales iónicos Transporte Activo Bombas iónicas Gradientes Iónicos Que puede difundir libremente a través de la membrana? Gases, moleculas hidrofóbicas, y pequeñas moleculas polares Que no puede? Moleculas polares grandes, moleculas cargadas Las proteinas de transporte y proteinas canales son las responsables del transporte selectivo de moleculas pequeñas a traves de la memb. Permeabilidad de las bicapas fosfolipídicas 13

Difusión Pasiva Mecanismo mas sencillo de atravesar La molecula se disuelve. difunde. y se disuelve del otro lado. No requiere proteinas transmembranas Direccion va determinada por las concentraciones de un lado y otro de la membrana (gradiente de concentracion) Proceso NO selectivo Solo pequennas moleculas y relativamente hidrofobicas ej: 02, CO2, benceno, H20 y etanol 14

Difusión Facilitada Similitudes A favor del gradiente No hay gasto de energía Diferencias Mediada por proteínas Proteínas transportadoras Proteínas de canal Ej: Carbohidratos, aminoácidos, nucleósidos, iones Al igual que pasiva- A favor del gradiente No hay gasto de energiaa Diferecia mediada por proteinas transportadoras ej: carbohidratos, aminoacidos, nucleosidos, e iones 15

Sufren cambios conformacionales Difusión Facilitada Proteínas transportadoras Sufren cambios conformacionales Azúcares (ej. Glucosa) Aminoácidos Nucleósidos Proteinas transportadora- sufren cambios ej: glucosa alterna entre dos conformaciones diferentes A- fija la glucosa, luego el sitio de union encara hacia adentro y libera la glucosa B-vuelve a su estado original Normalmente.. todas la celulas- de afuera a dentro la glucosa por la diferencia de concentraciones puede ser reversible- ej las celulas hepaticas crean glucosa y la sacan. 16

Difusión Facilitada Proteínas de Canal -Difusión de moléculas de tamaño y carga apropiados -Porinas (ej. Acuaporinas) Proteinas de Canal- forman poros abiertos, permiten paso de moleculas de peq. tamaño y carga apropiada tambien permiten el paso entre cels.. como las uniones tipo gap. ej: porinas, acuoporinas el mejor ejemplo son los: canales ionicos (bien estudiado en nervio y musculo) Modelo de canal ionico- funcionan con una compuerta 17

3 características fundamentales Canales Iónicos 3 características fundamentales Transporte rápido Altamente selectivos Apertura regulada por compuertas 2 tipos Canales regulados por ligando Canales regulados por voltaje Ligando- se abren en respuesta a neurotransmisores u otras moleculas señal Voltaje- se abren en respuesta a variaciones en el potencial electrico de la memb. 18

Impulso nervioso en un axon. el potencial varia desde -60mV a +30mV. a que se debe? a la apertura y cierre de canales de Na+ y K+ 1- canales de Na+ va a +30mv 2- canales de K+ va a -75mV 3- resposo -60mV 19

Selectividad canales Na+ Selectividad canales K+ Na+ - permite Na+ unido a agua, pero no K+ K+ - un filtro delimited por atomos de oxigene carbonilico C=O - el K+ pasa deshidratado 20

Canales Catiónicos regulados por voltaje Cationes- iones positivos Canales son una misma familia de proteinas K+- 4 subunid identicas Na+ unica cadena polipepidica que tiene cuatro dominios repetidos Ca+ igual que el de Na+ 21

Inactivación de los canales de K+ y Na+ La puerta de cerrada esta en la porcion citoplasmatica de los canales regulados por voltaje K+ - mecanismo bola y cadena de un extremo amino de su cadena polipeptida Na+ un bucle intraceluar que conecta los dominas III y IV 22

Señalización por la liberación de neurotransmisores en una sinapsis Canales regulado por ligando- Neurona Se libera neurotransmisor a la hendidura sinaptica Se une a los canales y la abre Receptor de acetilcolina Receptor de Acetilcolina 23

Transporte Activo ATP Bombas Iónicas (bomba Na+-K+ o Na+-K+ ATPasa) Transporte activo- contra el gradiente de concentracion. requiere energia ej: bomba Na+/K+ ATPasa Mantiene la concentraciones de Na+ y K+ Na+ es mayor fuera, K+ es mayor dentro 2 subunidades- alpha-10dominios beta-1 dominio, altamente glicosilado en el exterior 25% del ATP utilizado por el cuerpo es la ATPasa -propagacion de señales en nervio y musculo -mantiene el equilibrio osmotico y el volumen celular 24

Modelo de Funcionamiento de la Bomba Na+ - K+ ATPasa Na+ = 10mM K+ = 140mM Cl+ = 4mM Componentes orgánicos H2O Na+ = 145 mM K+ = 5 mM Cl+ = 110 mM H2O 25

Transporte Activo de la Glucosa Gradientes Iónicos Transporte Activo de la Glucosa Transporte de glucosa no usa atp usa la energia proporcionado por el gradient a favor de Na El transporte de Na+ en la direccion energeticamente favorable dirige la entrada de glucosa glucosa es activo.. pues va en contra de su gradiente 26

Transporte de la Glucosa por las células epiteliales intestinales Transporte de glucosa 2 dominios dominio apical- simporte junto con Na+ dominio basolateral- difusion facilitada (uniporte) Antiporte- Uniporte Simporte Antiporte 27

Endocitosis Fagocitosis: Pinocitosis (endocitosis mediada por receptor) 28

Tráfico de Proteínas en la Endocitosis Clasificación de endosomas tempranos 29

Paredes Celulares y Matriz Extracelular Paredes Celulales Bacterianas 30

Matriz Extracelular Rellena los espacios entre las células Colágeno Fibras elásticas Glicosaminoglicanos 31

Colágeno 32

Glicosaminoglicanos (GAG) Proteoglicanos (GAG + Proteínas) 33

Proteínas de adhesión Fibronectina Laminina 34

Integrinas Uniones celula-matriz: Adhesiones focales Hemidesmosomas 35

Uniones entre las células y la matriz extracelular 36

Interacciones Célula - Célula Proteínas de adhesión celular Moléculas de adhesión celular: selectinas Integrinas Súper familia de las Inmunoglobulinas Cadherinas 37

Adhesión entre los leucocitos y las células endoteliales 38

Uniones celula-celula

Uniones de adhesión estables que implican el citoesqueleto de la célula adyacente: Mediado por cadherinas 40

Uniones Estrechas Suelen aparecer asociadas a uniones adherentes y desmosomas 41

Uniones de tipo Gap Conexinas Células endoteliales Células Epiteliales Musculo cardiaco y Liso Conexinas 42