Membrana celular o Membrana plasmática

Las membranas biológicas Son pequeñas y visibles sólo bajo microscopio electrónico

Funciones de las membranas biológicas Definen límites Regulan el paso de sustancias En células eucarióticas, además definen compartimentos y organelos

Tipos de membranas biológicas Proteicas: alta funcionalidad (membrana mitocondrial interna) Plasmática (células eucariontes) Mielínica (neuronas)

Las membranas biológicas son bicapas lipídicas Presentan asimetría química y física

Cabeza polar hidrófila Cola de ácidos grasos, No polar, hidrófoba Ambiente acuoso Cabeza polar hidrófila Cola de ácidos grasos, No polar, hidrófoba

Lípidos de la membrana plasmática Fosfolípidos Glucolípidos Colesterol Función: Responsables de la fluidez

Proteínas de la membrana plasmática Integrales o de transmembrana: a) una hélice  y b) una estructura globular terciaria Periféricas: localizadas en la superficie externa de la membrana Función: transporte y comunicación

Glúcidos de las membranas Localizados en región externa (Glucocálix) Función: Protección, reconocimiento y adhesión

EL MODELO DEL MOSAICO FLUIDO Singer y Nicholson (1972) Presenta diversas PROTEÍNAS embebidas en un marco de FOSFOLÍPIDOS

MOSAICO denota una superficie hecha de pequeños fragmentos (puzzle) MOSAICO FLUIDO MOSAICO denota una superficie hecha de pequeños fragmentos (puzzle)

MOSAICO FLUIDO FLUIDO: Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse lateralmente.

Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la distribución fundamentalmente de los glúcidos (sólo se encuentran en la cara externa).

Paso de moleculas y mecanismos de transporte ¿CÓMO ENTRAN Y SALEN SUSTANCIAS DE LA CÉLULA? Permeabilidad de membrana Proteínas transportadoras

Repasemos: DIFUSIÓN Proceso espontáneo mediante el cual una sustancia se desplaza desde una región de concentración ALTA a una región de MENOR concentración

Transporte pasivo: difusión simple Transporta: sustancias pequeñas o solubles en lípidos (O2, CO2, vitaminas).

Transporte pasivo: difusión simple 1) Los iones o moléculas pequeñas (color rojo) están DENTRO de la membrana (línea segmentada) 2) En la medida que pasa el tiempo, existe una difusión neta de iones hacia FUERA de la membrana, siguiendo el gradiente de mayor a menor concentración. 3) Cuando la concentración de iones es igual dentro y fuera de la membrana, la difusión cesa de ocurrir.

La DIFUSIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA a través de una membrana selectivamente permeable es un caso especial de transporte pasivo conocido como ÓSMOSIS Transporte de agua a través de una membrana biológica: mediada por AQUAPORINAS

AQUAPORINA

Permeabilidad de las membranas biológicas Propiedad de las membranas que permite que determinados compuestos puedan atravesarlas. Las MB poseen PERMEABILIDAD SELECTIVA. La célula juega un papel activo y esencial en el paso de moléculas a través de sus membranas. Muchas de las moléculas que atraviesan las membranas, en realidad, SON TRANSPORTADAS a través de ellas.

Proteínas transportadoras Se encuentran en la membrana plasmática o en la membrana que rodea a los organelos Son altamente selectivas La estructura de la proteína determina las moléculas a transportar Las proteínas trasportadoras se unen al soluto y sufren CAMBIOS CONFORMACIONALES al transferir el soluto al otro lado de la membrana

Ejemplo de proteína transportadora

Factores que inciden en la permeabilidad de la membrana plasmática La permeabilidad de la membrana depende de varios factores relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia: Solubilidad en los lípidos Tamaño Carga

Solubilidad en los lípidos la membrana está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) PASAN CON FACILIDAD

Tamaño la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de la membrana. Sólo un pequeño número de moléculas NO POLARES, DE PEQUEÑO TAMAÑO, pueden atravesar la capa de fosfolípidos

Carga En condiciones normales, las moléculas cargadas y los iones NO PUEDEN PASAR a través de la membrana. Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales proteicos o con la ayuda de una PROTEÍNA TRANSPORTADORA.

MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS: MOLÉCULAS DE BAJA MASA MOLECULAR

Transporte pasivo y transporte activo

DIFUSIÓN FACILITADA Cuando una de estas proteínas hace posible que una sustancia se mueva a FAVOR DEL GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN

La proteína NO se une al soluto, sino que forma POROS HIDROFÍLICOS que atraviesan la membrana permitiendo exclusivamente el pasaje de iones (canales iónicos) El tipo de ión se selecciona de acuerdo al TAMAÑO y a la CARGA

Transporte pasivo: difusión facilitada por canal proteico El canal actúa como un poro pasivo. Las moléculas se acercan a este poro por difusión pasiva y difunden a través de él.

EL TRANSPORTE MÁS SIMPLE TRANSPORTE UNIPORTE Un soluto en particular se mueve directamente a través de la membrana en una dirección

TRANSPORTE SIMPORTE 2 solutos diferentes se mueven a través de la membrana, simultáneamente y en el mismo sentido Por lo general, un gradiente de concentración que involucra a uno de los solutos transportados impulsa el transporte del otro

TRANSPORTE SIMPORTE Ejemplo: Un gradiente de concentración de iones Na+ frecuentemente impulsa el cotransporte de moléculas de glucosa

TRANSPORTE ANTIPORTE 2 solutos DIFERENTES se mueven a través de la membrana, simultáneamente o secuencialmente, en sentido OPUESTO

Transporte pasivo: difusión facilitada por PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS Algunas proteínas no se extienden a través de la membrana. Toman la molécula en un lado de la membrana y la depositan en el lado opuesto.

Transporte activo: Bomba de sodio-potasio Algunas proteínas usan energía almacenada en el ATP del interior celular para incorporar moléculas DESDE UNA REGIÓN DE BAJA CONCENTRACIÓN HACIA UNA DE ALTA CONCENTRACIÓN (i.e., a la inversa de un proceso de difusión)

La bomba sodio-potasio usa la energía de un grupo fosfato presente en el ATP (rojo)  intercambia átomos de sodio y potasio

MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAS MEMBRANAS: MOLÉCULAS DE ALTA MASA MOLECULAR

Endocitosis: Fagocitosis ingestión de MICROORGANISMOS Y RESTOS CELULARES mediante grandes vesículas (e.g., en la alimentación de la amoeba)

Endocitosis: Pinocitosis ingestión de LÍQUIDOS Y PARTÍCULAS EN DISOLUCIÓN mediante pequeñas vesículas.

Endocitosis mediada por un receptor Permite que una sustancia atraviese todo el citoplasma celular. Ocurre en las células endoteliales de los capilares sanguíneos. Permite que diferentes sustancias sean transportadas desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean a los capilares

Exocitosis macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática y luego son eliminadas al medio externo. La membrana de la vesícula se FUSIONA con la membrana plasmática. En este proceso se eliminan tanto los resultados de la síntesis como desechos celulares.

Exocitosis

www.puc.cl/sw_educ/neurociencias/html/057.html Terminal nervioso Vaina de mielina Citoesqueleto Vesículas sinápticas inmaduras Vesículas sinápticas maduras (aptas para la exocitosis) Vesículas sináptica en exocitosis Neurotransmisor Espacio sináptico Membrana presináptica Endosoma Vesícula sináptica en recuperación con halo de clatrina Canales de calcio dependiente de voltaje Filamento de actina del citoesqueleto al cual se unen las vesículas cuando el terminal está en reposo Vesículas ubicadas en el sitio activo Sinaptobrevina Sinaptotagmina Sintaxina Complejo SNARES Activación de sinaptotagmina por calcio Complejo calcio-sinaptotagmina cataliza la fusión de la membrana vesicular con la del terminal

Transcitosis Incluye endocitosis y exocitosis. Permite que una sustancia atraviese todo el citoplasma celular. Ocurre en las células endoteliales de los capilares sanguíneos, y permite que diferentes sustancias sean transportadas desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean a los capilares

Transcitosis