MEMBRANAS BIOLOGICAS Y TRANSPORTE DE SOLUTOS

LA MEMBRANA PLASMATICA

Microfotografía electrónica de transmisión que muestra dos células adyacentes de páncreas con una magnificación de X43.000. El inserto es una magnificación más alta (X216.000 que muestra dos capas densas con una capa intermedia menos densa

El cuerpo humano está formado por miles de millones de células, cada una de ellas con una función distinta… …y cada una de ellas rodeada por una membrana plasmática que separa el contenido intracelular del entorno extracelular

La composición química del interior de la célula es bien distinta de la del exterior Esta observación no solamente es válida para el paramecium que nada libremente en las charcas de agua dulce sino que también para una neurona que vive en un ambiente densamente poblado

Sin embargo la función de la membrana plasmática no termina ahí Richard H Foster Fisiología & Biofísica Sin embargo la función de la membrana plasmática no termina ahí Están presentes en ella una gran variedad de proteínas, poros y sistemas de transporte que determinan la naturaleza de todas las comunicaciones entre interior y exterior, tales como

Transporte selectivo de moléculas hacia dentro y fuera de la célula Comunicación intercelular por medio de neurotransmisores y receptores hormonales y de los mensajeros intracelulares Actividad enzimática Reconocimiento celular por medio de antígenos de la superficie de la membrana plasmática Determinación de la forma celular mediante la unión del citoesqueleto a la membrana plasmática

Las membranas rodean también otros organelos de la célula Las membranas rodean también otros organelos de la célula. Las membranas de los organelos no sólo dividen el espacio intracelular sino que son el lugar donde se producen muchos procesos intracelulares importantes

ESTRUCTURA Y COMPOSICION DE LA MEMBRANA PLASMATICA

Las membranas biológicas están compuestas lípidos proteínas Las membranas biológicas están compuestas lípidos carbohidratos En proporciones relativamente variables iones agua

Las proporciones relativas de lípidos y proteínas varían con el tipo de membrana, lo que refleja la diversidad de sus funciones Por ejemplo, algunas neuronas tienen una cubierta de mielina que es una extensión de la membrana plasmática la cual actúa como una aislante eléctrico La cubierta de mielina consiste fundamentalmente de lípidos La razón en proteínas lípido para la mielina en nervios periféricos es de 0,2/1

Mientras que la membrana interna de la mitocondria, el sitio de muchos procesos catalizados por enzimas, la razón proteína lípido es 3,2/1 La mayoría de las membranas biológicas presentan variaciones de proteína lípido entre estos dos extremos

Los carbohidratos generalmente constituyen el 1-10 % del total del peso seco y se encuentran unidos covalentemente a lípidos y proteínas El agua es un importante constituyente de las membranas, las moléculas de agua unida a la superficie de la membrana estabilizan la estructura bilipídica

Lípidos de la membrana

La característica arquitectónica de las membranas biológicas es una doble capa de lípidos que actúa como una barrera al paso de iones y moléculas polares

Los principales lípidos de membrana son los fosfolípidos o fosfoglicéridos

Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas que contienen una cabeza hidrofílica cargada eléctricamente o polar Y dos cadenas de ácidos grasos que constituye la parte apolar de la molécula

La estructura de los fosfolípidos se basa en la molécula de glicerol que por una parte tiene unido un grupo fosfato esterificando una base hidrofílica y por la otra, a dos moléculas de ácidos grasos de cadena larga POLAR APOLAR Richard H Foster Fisiología & Biofísica

Otros componentes lipídicos menores de la membrana son los glicofosfolípidos. Estos lípidos contienen dos cadenas de ácidos grasos unidos a cabezas polares de hidratos de carbono, uno de ellos, el glicosilfosfatidilinositol desempeña un papel importante en el anclaje de proteínas a la membrana

El colesterol es un componente esencial de las membranas, se localiza en las dos caras de la membrana y su función es estabilizar la membrana a la temperatura corporal normal

Los fosfolípidos son virtualmente insolubles en agua Cuando se mezclan con agua forman espontáneamente agregados microscópicos que los separa del rededor acuoso

¿Cómo y por qué ocurre la formación de una bicapa lipídica?

La clave es el agua

El agua es la sustancia más abundante en los sistemas vivientes, el 70% o más del peso de la mayoría de los organismos es agua

Las uniones puente hidrógeno entre las moléculas de agua proveen las fuerzas cohesivas que hacen al agua líquida, a temperatura ambiente, y favorecen el extremo ordenamiento en el agua como cristal cuando se encuentra en la forma de hielo Las moléculas polares se disuelven fácilmente en el agua porque pueden reemplazar las interacciones agua-agua con interacciones soluto-agua energéticamente más favorables En contraste, las moléculas apolares interfieren con las interacciones agua-agua pero no son capaces de formar interacciones agua-soluto, en consecuencia, las moléculas apolares son poco o insolubles en agua y tienden a formar agregados

¿Son idénticas las dos monocapas de fosfolípidos? NO

Dinámica de las membranas biológicas

La flexibilidad de la bicapa lipídica depende de la temperatura y del tipo de fosfolípido del cual está hecha la bicapa

Proteínas de la membrana

Las proteínas confieren a las membranas biológicas su funcionalidad Son en muchos casos mediadoras de la transferencia de información desde el espacio extracelular. Por ejemplo receptores Del transporte de iones y moléculas. Por ejemplo canales y bombas Actividad metabólica. Por ejemplo, producción de energía en las membranas de la mitocondria

Integrales Periféricas Las proteínas de membrana se pueden dividir operacionalmente en dos grupos Periféricas

Las proteínas integrales de membrana se encuentran firmemente asociadas a la membrana Sólo se pueden remover con agentes que interfieren con las interacciones hidrofóbicas

Las proteínas periféricas se asocian con la membrana a través de interacciones electrostáticas y puentes hidrógeno con los dominios hidrofílicos de las proteínas integrales y con las cabezas polares de los lípidos de membrana Pueden liberarse fácilmente con tratamientos suaves que interfieren con las interacciones electrostáticas, tales como agentes quelantes, cambios en el pH