MEMBRANA PLASMÁTICA

Membrana Plasmática La membrana plasmática define la extensión de la célula y mantiene las diferencias esenciales entre el contenido de ésta y su entorno. No es una barrera pasiva Es un filtro altamente selectivo que mantiene la desigual concentración de iones a ambos lados de ella. Permite que los nutrientes penetren y los productos residuales salgan de la célula.

Membrana Plasmática Bicapa lipídica Agrupación de moléculas lipídicas y proteicas unidas por interacciones no covalentes. Bicapa lipídica Constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente Impermeable al flujo de la mayoría de las moléculas. El modelo de mosaico fluido es, en biología, un modelo de la estructura de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G. Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica y al desarrollo de técnicas de criofractura. Según el modelo del mosaico fluido, las proteínas (integrales o periféricas) serían como "icebergs" que navegarían en un mar de lípidos (fluido lipídico).

Componentes básicos de las membranas Proteínas Median las funciones de la membrana. Transporte Reacciones enzimáticas Eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular Receptores Lípidos Las moléculas lipídicas son insolubles en agua, pero se disuelven facilmente en solventes orgánicos. Constituyen aproximadamente un 50% de la masa de la mayoría de membranas plasmáticas de las células animales. Existen 3 tipos principales de lípidos en las membranas celulares Fosfolípidos Colesterol Glucolípidos

Componentes bioquímicos de las membranas Lípidos Fosfolípidos Estructura general de los fosfolípidos: O P O- CH2 CH Grupo Hidrofílico (polar) Colas Hidrofóbicas (no polar) Doble enlace cis Cadenas hidrocarbonadas Saturadas rectas Insaturadas con dobles enlaces cis Grupo de cabeza polar

Componentes bioquímicos de las membranas Lípidos Fosfolípidos Los principales fosfolípidos de la membrana de eritrocitos humanos: Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilcolina Esfingomielina La bicapa lipídiaca de la membrana plasmática es asimétrica Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina Fosfatidilcolina Esfingomielina Espacio Extracelular Citosol

Componentes bioquímicos de las membranas Lípidos: Glucolípidos Lípidos que contienen oligosacáridos Se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa Suelen constituir el 5% de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior. Espacio Extracelular Citosol

Componentes bioquímicos de las membranas Lípidos: Colesterol Posición del colesterol en la bicapa Cabeza polar Región rígida de colesterol Región más fluída Cabeza polar Estructura rígida del anillo esteroide Cola hidrocarbonada no polar

¿De qué depende la fluidez de la membrana? La fluidez de las bicapas lipídicas depende de (i) su composición lipídica y (ii) de la temperatura (i) Temperatura Líquido Viscoso Calor Transición de fase (ii) Composición Lipídica Los dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de la bicapa fosfolipídica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea más difícil Viscoso Líquido La presencia de colesterol disminuye la fluidez haciendo que las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos se junten, compacten y cristalicen (mayor rigidez).

Componentes básicos de las membranas Proteínas y glicoproteínas Aunque la estructura básica de las membranas biológicas está determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones están desempeñadas por proteínas. La cantidad y el tipo de proteínas de una membrana reflejan su función.

Componentes bioquímicos de las membranas Glúcidos: Glicolípidos Glicoproteínas En la membrana plasmática de todas las células eucarióticas, muchas proteínas y algunas moléculas lipídicas de la superficie celular tienen cadenas de polisacáridos unidas covalentemente a ellas. Gucocalix: Describe la zona periférica, rica en carbohidratos de la superficie de la mayoría de las células eucariotas. Está formado por las cadenas laterales de oligosacáridos de las glucoproteínas y de los glucolípidos unidos a la membrana, aunque también puede corresponder a glucoproteínas y glucolípidos segregados y luego adsorbidos por la célula.

Lipid raft o balzas lipídicas Lipid rafts son ensamblados dinámicos de colesterol, esfingolípidos y proteínas de membrana dispersas dentro de la membrana plamática. Los rafts son plataformas especializadas en transducción de señales, endocitósis y sorting de proteínas. Caveolae es un tipo especializado de lipid raft que contiene a la proteína caveolina y caracterizada por invaginaciones morfologicamente definidas de la superficie celular. Proteínas enriquecidas en lípid rafts: Proteínas ancladas a la cara externa de la membrana plasmática (MP) a través de un glicosilfosfatidil-inositol (GPI-anchored). Enzimas y proteínas adaptadoras doblemente aciladas (Ej: FRS2, Src-Kinasa, etc) y unidas a la cara interna de la MP. 3. Proteínas transmembrana. Lipid raft MP IN OUT Caveola

Lipid Rafts MP Lipid Raft Sphingolipid Cholesterol Ganglioside Phosphatidyl choline ethanolamine Saturated phospholipids inositol Unsaturated GPI-linked protein Src-family kinase Citosol MP Medio Extracelular Lipid Rafts + Resistentes al tratamiento en frio con detergentes no iónicos (Tritón X-100)

Transporte a través de la membrana Permeabilidad relativa de una bicapa lipídica frente a diferentes clases de moléculas. Gases: CO2 O2 Moléculas Hidrofobicas, Ej: Benceno Pequenas moleculas polares, ej: H2O Etanol Moleculas Polares Grandes, ej: Glucosa Cargadas, Ej: iones Citosol Espacio extracelular *Los gases y las moléculas hidrofóbicas difunden rápidamente a través de las bicapas. * Las moléculas pequenas no polares se disuelven fácilmente en las bicapas lipídicas y por lo tanto difunden con rapidez a través de ellas. * Las moléculas polares sin carga si su tamano es suficientemente reducido tambien difunden rápidamente a través de la bicapa.

Transporte de moléculas a través de la membrana El transporte de ciertas moléculas a través de la bicapa lipídica, se consigue mediante proteínas transmembrana especializadas, cada una de las cuales es responsable de la transferencia de una molécula específica o de un grupo de moléculas afines. Uniporte Co-transporte Proteínas de transporte Simporte: En el mismo sentido Antiporte: En sentido opuesto Uniporte Simporte Antiporte

Transporte de moléculas a través de la membrana Transportadores (Carrier proteins) Proteínas de transporte Canales (Channel proteins) Transportadores (Carrier proteins): Se unen específicamente a la molécula que debe ser transportada y a través de una serie de cambios conformacioneles la transfieren a través de la membrana. Canales (Channel proteins): No necesitan unirse a la molécula que debe ser transportada. Forman poros a lo largo de la bicapa lipídica que cuando están abiertos permiten el pasaje de solutos específicos , usualmente iones inorgánicos de tamaño y carga apropiada,. En gral este tipo de transporte es mas rapido que el mediado por las proteinas Transportadoras o Carrier proteins.

Transporte Pasivo Si la molécula transportada carece de carga, sólo su diferencia de concentración a los dos lados de la membrana (gradiente de concentración) determina la dirección del transporte pasivo. Si el soluto lleva una carga neta, su transporte se ve influido tanto por su gradiente de concentración como por el gradiente eléctrico total a través de la membrana (potencial de membrana). Ambos gradientes juntos constituyen el gradiente electroquímico. El transporte llevado a cabo por los Transportadores o Carrier proteins puede ser activo o pasivo. El transporte llevado a cabo por de los Canales es siempre pasivo.

Transporte Activo A diferencia del transporte pasivo que se produce de manera espontánea, el transporte activo debe estar estrechamente acoplado a una fuente de energía metabólica. Algunas proteínas transportadoras funcionan como bombas que impulsan activamente el movimiento de solutos en contra de su gradiente de concentración. pH: 5.0 Hidrolasas Acidas Nucleasas Proteasas Glycosidasas Lipasas Fosfatasas Sulfatasas, etc H+ pH: 7.2 ATP ADP Bomba de H+ Ej: Transporte activo de H+, Bomba de H+ Bomba de H+ en Lisosomas. Utiliza la energía de hidrólisis del ATP para bombear H+hacia el interior del lisosoma, manteniendo así el pH de la matriz cercano a 5.