LA MEMBRANA CITOPLASMÁTICA

LA MEMBRANA CELULAR (MEMBRANA CITOPLASMÁTICA) Es una envoltura que rodea a la célula, la protege pero no la aísla y permite el intercambio de sustancias entre el interior y el exterior. Al microscopio aparece como una capa de 7,5 nm (10 -9 m) cuya ultraestructura muestra dos bandas más densas, oscuras y una banda central más clara. Esto mismo aparece en la membrana de los orgánulos celulares por lo que se habla de UNIDAD DE MEMBRANA O MEMBRANA UNITARIA

Proteína de la cara interna glucoproteína Cabeza polar, fosfórica del fosfolípido Cabeza apolar, lipídica del fosfolípido Proteína de la cara externa glucolípido C F C F Bicapa fosfolipídica Proteína transmembranal colesterol Proteína de la cara interna

COMPONENTES DE LA MEMBRANA Proteínas lípidos Integrales: transmembranales o asociadas al exterior o al interior celular. Con una porción hidrofóbica. Fuertemente unidas a las membrana. Fosfolípidos (bicapa) Glucolípidos (cara externa) Esteroles (fundamentalmente. Colesterol, estabiliza la mb.) Periféricas: solo en la cara interna. Sin porción hidrofóbica. Fácilmemte separables de la membrana. Los lípidos confieren fluidez a la membrana Papel estructural, de reconocimiento y transporte fundamentalmente. Se pueden desplazar lateralmente por difusión (estructura de membrana fluida) La composición lipídica y protéica es distinta en las dos caras (estructura asimétrica) . Los glúcidos unidos a ambos tiene una función de reconocimiento celular: propio o para microorganismos. (∑ = glicocálix o glucocálix)

1972. Singer y Nicholson. Propusieron el vigente modelo de estructura de membrana: MODELO EN MOSAICO FLUIDO un glicerofosfolípido que está situado en la membrana plasmática en su monocapa externa tendría dos posibilidades de movimiento: uno lateral donde se desplazaría entre las moléculas contiguas, y otro en el que saltaría a la monocapa interna, movimiento denominado "flip-flop". Una molécula lipídica puede recorrer 30 micras en unos 20 segundos por difusión pasiva lateral, es decir podría dar la vuelta a una célula de tamaño medio en aproximadamente un minuto. Sin embargo, los saltos entre monocapas son muy infrecuentes, se estima que la posiblidad de que le ocurra a un lípido es de una vez al mes Las membranas son fluidas, prácticamente son láminas de grasa, donde las moléculas se encuentran en un estado de líquido viscoso. Esto implica que, en teoría, las moléculas podrían difundir y desplazarse por ella sin restricciones.

La fluidez de la membrana: ↓cuanto mayor es el grado de saturación de los ácidos grasos. ↓cuanto más largas son las cadenas de los ácidos grasos. ↓cuanto más baja es la Tª. ↓cuanto más proporción tienen de colesterol

FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Función Principal: Independizar la célula, limitar el medio interno del medio externo. La membrana actúa como barrera selectiva para intercambio y transporte de sustancias. Es SEMIPERMEABLE

OTRAS FUNCIONES PRODUCCIÓN Y CONTROL DE GRADIENTES ELECTROQUÍMICOS: En la membrana se localizan las cadenas de transporte de electrones. INTERCAMBIO DE SEÑALES: La célula puede recibir señales del medio externo o de otras células, por ejemplo, muchas hormonas regulan la actividad de la célula fijándose en determinados puntos de proteínas receptoras específicas, de este modo activan o inhiben procesos metabólicos.

DIVISIÓN CELULAR: La membrana está implicada en el control y en el desarrollo de la división celular o CITOCINESIS. INMUNIDAD CELULAR: Se pueden localizar en la membrana algunas moléculas (glicoproteínas de la cara externa) que presentan propiedades antigénicas y que por tanto están relacionadas con el rechazo de órganos y/o tejidos (HISTOCOMPATIBILIDAD).

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA (I) TRANSPORTE DE SUSTANCIAS DE ELEVADO PESO MOLECULAR ENDOCITOSIS (Inclusión de partículas por deformación de la membrana) EXOCITOSIS (Secreción de macromoléculas hacia el exterior con deformación de membrana) PINOCITOSIS (Ingestión de partículas pequeñas o líquidos) FAGOCITOSIS (Ingestión de partículas grandes)

TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA (II) TRANSPORTE DE SUSTANCIAS DE BAJO PESO MOLECULAR TRANSPORTE ACTIVO TRANSPORTE PASIVO (A favor de gradiente de concentración y de carga sin gasto de energía) BOMBAS DIFUSIÓN SIMPLE (Paso a través de la mb) DIFUSIÓN FACILITADA Proteínas transportadoras (Con cambio de conformación) Proteínas de canal (Sin cambio de conformación)

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA Las membranas celulares tienen permeabilidad selectiva: necesitan la ayuda de proteínas transportadoras + moléculas solubles en lípidos (ac. Grasos y alcoholes Pasan libremente

Transporte pasivo Sin cambio conformacional con cambio conformacional (permeasas)

con cambio conformacional Sin cambio conformacional

La difusión facilitada (ya sea mediante prot. De canal o con prot La difusión facilitada (ya sea mediante prot. De canal o con prot.transportadora) puede ser : De una sola sustancia De dos sustancias A un mismo lado de la m. A ambos lados al t.

TRANSPORTE ACTIVO Consiste en el transporte de sustancias en contra de gradiente electroquímico y para ello es necesario el aporte de energía procedente del ATP. Las proteínas responsables del transporte activo poseen actividad ATPasa, que significa que pueden escindir el ATP (Adenosin Tri Fosfato) para formar ADP (dos Fosfatos) o AMP (un Fosfato) con liberación de energía de los enlaces fosfato de alta energía. Dos grandes categorías de transporte activo: primario (directo) y secundario (indirecto): El transporte activo primario usa energía (generalmente obtenida de la hidrólisis de ATP), a nivel de la misma proteína de membrana produciendo un cambio conformacional que desemboca en el transporte de una molécula a través de la proteína. El ejemplo mas conocido es la bomba de Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un cotransporte ("antyport"): transporta K+ al interior de la célula y Na+ al exterior de la misma, al mismo tiempo, gastando en el proceso ATP

La Bomba de Na+/K-ATPasa: ejemplo de transporte activo primario 1. La unión del Na+ a la proteína estimula la fosforilación por ATP 6.El K se libera quedando disponibles los sitios de unión del Na; el ciclo se repite 2.La fosforilación origina un cambio de conformación de la proteína 5.La liberación del grupo fosfato restaura la conformación original 3.Elcambio de conformación expulsa al Na+ y se une al K+ extracelular 4.La unión del K+ origina la liberación de un grupo fosfato

a) Unión de tres Na+ a sus sitios activos. b) Fosforilación de la cara citoplasmática de la bomba que induce a un cambio de conformación en la proteína. Esta fosforilación se produce por la transferencia del grupo terminal del ATP a la proteína. c) El cambio de conformación hace que el Na+ sea liberado al exterior. d) Una vez liberado el Na+, se unen dos moléculas de K+ a sus respectivos sitios de unión de la cara extracelular de la proteína. e) La proteína se desfosforila produciéndose un cambio conformacional de esta, lo que produce una transferencia de los iones de K+ al citosol . La bomba de Na+/K+ juega un papel muy importante en el mantenimiento del volumen celular y por supuesto e la transmisión del impulso nervioso.

El transporte activo secundario utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración. (se transportan utilizando la energía que se genera por el mayor gradiente de una segunda molécula). Ej. el transporte de Glucosa: El transporte de Na+ a favor de gdte El transporte de Glu es contra de gdte

Transporte activo secundario Utiliza la energía para establecer un gradiente a través de la membrana celular, y luego utiliza ese gradiente para transportar una molécula de interés contra su gradiente de concentración. TA primario mantiene la diferencia de concentración de Na+ y K+ TA secundario ( cotransporte) usa el gradiente de Na+ para mover glucosa en contra de gradiente TA secundario (antiporter) usa el gradiente de Na+ para mover H+ contra su gradiente células epiteliales del intestino

DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA En algunas zonas de la membrana plasmática de algunas células aparecen ciertas especializaciones destinadas a facilitar la función que la célula desempeña. Algunas de estas son: las microvellosidades y las uniones intercelulares. ·Microvellosidades. Son prolongaciones digitiformes que aparecen en la membrana plasmática de algunas células animales, su función es aumentar la superficie de la membrana. Se presentan en células especializadas en la absorción como las células epiteliales que tapizan el intestino delgado. ·Uniones intercelulares.  Son regiones especializadas de la membrana plasmática que permiten a las células adyacentes de un tejido unirse entre sí. Las principales uniones son: -Uniones herméticas o impermeables. Unen íntimamente las membranas de las células adyacentes entre sí, sin dejar espacio entre ellas, formando una capa continua que impide el paso de moléculas. Las zonas de unión están reforzadas por filamentos proteicos. Son frecuentes entre las células epiteliales. -Desmosomas o uniones adherentes. Son puntos de contacto intercelulares que mantienen firmemente unidas a las células. En ellos el espacio intercelular aumenta y en la cara interna de la membrana se sitúa un material denso, llamado placa, hacia el que se dirigen haces de filamentos proteicos. Abundan en tejidos sometidos a esfuerzos mecánicos. -Uniones comunicantes (o gap). Son canales proteicos intercelulares que permiten el paso de iones y pequeñas moléculas entre células adyacentes. Sirven para nutrir células que están alejadas de los vasos sanguíneos (hueso) y también permiten la comunicación directa entre células lo que facilita su función coordinada (se encuentran entre las células musculares del corazón).

Microvellosidades Uniones impermeables Desmosomas Uniones tipo gap FUENTE: www.maph49.galeon.com/memb2/junctions.html

SÍNTESIS DE LA MEMBRANA Las membranas están en perpetua renovación, sus moléculas son degradadas y sintentizadas de nuevo continuamente. La mayoría de las membranas celulares se sintetizan en el retículo endoplasmático. Esto es cierto para las proteínas y para la mayoría de los lípidos, mientras que la mayor parte de los glúcidos son añadidos en el aparato de Golgi. El transporte de estas moléculas desde el retículo endoplasmático hasta su destino final sigue generalmente las rutas del tráfico vesicular, que es aquel que comunica los compartimentos celulares membranosos mediante vesículas. Así, el retículo fabrica proteínas y lípidos para sí mismo, para la envuelta nuclear, que en realidad es una continuación de las membranas del propio retículo, para el aparato de Golgi, para los endosomas, para los lisosomas, para la membrana plasmática y para las propias vesículas que sirven de transportadores. La renovación de las moléculas de las membrana plasmática se completa con la formación de vesículas en la propia membrana que viajarán en una serie de pasos hasta los lisosomas donde serán degradadas.

BIBLIOGRAFÍA BIOLOGÍA. PROYECTO EXEDRA. OXFORD EDUCACIÓN. Las imágenes y gráficos de esta página han sido obtenidas de diferentes páginas Web de la Red.  En algunos casos no se ha indicado la autoría pues a veces es difícil conocerla, dado que muchas se encuentran en diferentes Web. Debe tenerse en cuenta que se exponen aquí sin ánimo de lucro y con fines educativos. No obstante, si los autores de estas últimas consideran abusiva su utilización o desean su reconocimiento no tiene más que indicárnoslo.