Estructura y organización celular Estructura y función de las membranas celulares M. en C. Carlos Gerardo Castillo Sosa FMVZ-BUAP Primavera 2012

La membrana plasmatica Fue observada hasta los años 50 J.D. Robertson Se observo como una estructura de 3 capas Todas las membranas observadas de cerca, plasmáticas, nucleares o citoplasmáticas, mostraron la misma ultra estructura

Funciones de la membrana División en compartimientos Permite que haya actividades especializadas sin interferencia externa Sitios para las actividades bioquímicas Provisión de una barrera con permeabilidad selectiva Previenen intercambio irrestricto de moléculas de un lado al otro

Funciones de la membrana Transporte de solutos Transporte físico de sustancias de un lado de la membrana a otro Le permite acumular azucares y a.a Puede transportar iones específicos, con los que establece gradientes iónicos Respuesta a señales externas Transducción de señales Diferentes tipos de células muestras diferentes receptores

Funciones de la membrana Interacción celular Permite que las células se reconozcan entre si, se envíen señales e intercambien información Transducción de energía Proceso mediante el cual un tipo de energía se transforma en otro Carbohidratos y grasas a ATP

La composición química de las membranas Todas las membranas tienen la misma estructura básica de bicapa fosfolipidica Variación en ciertas actividades distintivas, asociadas a dos tipos de proteínas: Proteínas integrales Proteínas periféricas

La composición química de las membranas Lípidos: En la membrana de la célula eucariota encontramos tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos tienen carácter anfipático ; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica

La composición química de las membranas Los fosfolipidos mas frecuentes de las membranas son la fosfatidiletanolamina, la fosfatidilcolina, la fosfatidilserina y la esfingomielina. Los fosfolipidos de las membranas son DIACILGLICERIDOS.

La estabilidad de las bicapas lipídicas esta dada por: interacciones hidrofóbicas entre las colas hidrocarbonadas. fuerzas de Van der Waals entre las colas hidrofóbicas.

La composición química de las membranas Las funciones del colesterol Inmoviliza los primeros carbonos de las cadenas hidrocarbonadas. Esto hace a la membrana menos deformable y menos fluida, es decir, la estabiliza. Sin colesterol, la membrana necesitaría de una pared celular que le otorgue contención mecánica.

Previene el compactamiento de las cadenas hidrocarbonadas a bajas temperaturas, ya que evita que las colas se junten, aumenten las interacciones débiles entre las mismas y se cristalicen

La composición química de las membranas Carbohidratos de la membrana La membrana plasmática contiene carbohidratos unidos en forma covalente con los componentes lipídicos y proteínicos Mas del 90% se unen a proteínas por enlaces covalentes para formar glucoproteínas

La composición química de las membranas Los carbohidratos restantes forman glucolípidos uniéndose covalentemente a los lípidos Los carbohidratos de las glucoproteínas se encuentran en forma de oligosacáridos

N-glucosidico O-glucosidico

Estas proyecciones de carbohidratos son importantes en la mediación de las interacciones de una célula con su ambiente También participan en el envío especifico a los diferentes compartimientos celulares

La composición química de las membranas Los carbohidratos de los glucolípidos en la membrana de los eritrocitos determinan el grupo sanguíneo Tipo A: N-acetilgalactosamina Tipo B: Galactosa

La composición química de las membranas Funciones de los carbohidratos Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas. Como ejemplo podemos citar a las células situadas en la luz del intestino delgado que presentan un glicocalix muy pronunciado. Poseer muchas cargas negativas, que atraen aniones y agua del medido extracelular.

La composición química de las membranas 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.

La composición química de las membranas Proteínas Proteínas integrales Son proteínas que atraviesan la bicapa lipídica Se les llama también proteínas transmembranosas, porque tienen dominios que sobresalen en ambos lados de la bicapa

La composición química de las membranas Proteínas Proteínas periféricas Se localizan por completo fuera de la bicapa, ya sea del lado citoplasmático o extracelular Proteínas fijadas con lípidos Se localizan fuera de la bicapa, unida a lípidos por un enlace no covalente

Globulos Rojos Humanos Staphiloccoccus aureus Mielina Lípidos 30 a 40 Tabla 1 Composición de las membranas de diferentes células. (Los valores representados como % peso seco de la membrana)   Globulos Rojos Humanos Staphiloccoccus aureus Mielina Lípidos 30 a 40 20 60 a 70 Fosfolipidos 20 a 25 25 a 30 Acido fosfatidico < 1 - Fosfatidiletanolamina 5 Fosfatidilcolina 7 10 Fosfatidilserina Esfingomielina 6 Cerebrosidos <1 Colesterol 12 15 Otros Lípidos 3 Proteínas 40 20 a 30 Glucidos (o restos de glucidos en glicoproteinas) Observada en cortes histolgicos

Importancia de la bicapa lipídica: flexibilidad De rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos. De difusión lateral: las moléculas se 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 monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable. De flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

Rotación Flip flop Flexión Difusión lateral

Importancia de la bicapa lipídica: fluidez El estado físico de una membrana esta dado por su fluidez ( o viscosidad) ¿De que depende la fluidez?: Temperatura de fusión, temperatura de transición Ácidos grasos saturados y cis insaturados Colesterol: atenúa la fluidez

La fluidez establece un equilibrio perfecto entre una estructura rígida y ordenada y un liquido completamente fluido, sin viscosidad

Muchos de los procesos mas básicos de la célula, incluidos el movimiento, el crecimiento, la división, la formación de la unión entre células, la secreción y la endocitosis, dependen del movimiento de los componentes de la membrana

Importancia de la bicapa lipidica La bicapa de lípidos nunca queda expuesta a la solución acuosa circundante Por lo tanto, nunca se ve un borde libre, siempre forman estructuras continuas e integras Característica importante es su capacidad de ensamblarse a si misma