Límite celular: Membranas e intercambio Colegio San Francisco Javier .Puerto Montt Asignatura Bio-Común. Prof. Pamela Navarro F. Unidad 1 “Estructura y función de la célula” Límite celular: Membranas e intercambio

Funciones de la membrana plasmática. Construir el límite fundamental de toda célula. Regular los movimientos de sustancias desde y hacia la célula, manteniendo la concentración intracelular de moléculas en los niveles adecuados para que se realicen los procesos celulares básicos.

Funciones de la membrana plasmática. Conducir potenciales de acción electroquímicos (células excitables, por ejemplo neurona o células cardíacas). Participar en interacciones directas con la membrana plasmática de células vecinas, formando uniones intercelulares. Transducir señales hormonales y nerviosas.

Estructura básica de la célula Aunque realicen funciones diferentes, toda las membranas biológicas tienen una estructura básica común: una finísima capa de moléculas lipídicas y proteicas, que se mantienen unidas fundamentalmente por interacciones no covalentes

Membrana Plasmática: Estructura y composición El modelo actual de membrana aceptado ampliamente es el de mosaico fluido propuesto por S.J. Singer y G.L.Nicolson (1972). GLUCOCÁLIX BICAPA DE FOSFOLÍPIDOS PROTEÍNAS COLESTEROL

Lípidos de la Membrana Plasmática FOSFOLÍPIDOS: moléculas anfipáticas.

Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas Hay cuatro tipos de fosfolípidos en la membrana celular: fosfatidilcolina esfingomielina (en este fosfolípido la glicerina ha sido sustituída por un aminoalcohol llamado D-4-esfingenina) fosfatidilserina fosfatidiletanolamina La zona media hidrófoba de la membrana es la que impide el paso de moléculas e iones hidrosulobles. Pero sin embargo sabemos que existen moléculas polares que atraviesan la membrana. Esta propiedad selectiva y especializada del transporte de membrana se deben al componente proteico de las mismas. Note that only phosphatidylserine carries a net negative charge, the importance of which we discuss later; the other three are electrically neutral at physiological pH, carrying one positive and one negative charge. Together these four phospholipids constitute more than half the mass of lipid in most membranes. Other phospholipids, such as the inositol phospholipids, are present in smaller quantities but are functionally very important. The inositol phospholipids, for example, have a crucial role in cell signaling.

Lípidos de la Membrana Plasmática COLESTEROL: Sólo en células animales, tiene por función proporcionar estabilidad mecánica adicional a la membrana y además prevenir el congelamiento celular.

Movimientos de los lipidos De rotación: giro en torno a su eje . 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. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable. De flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

¿ Qué membrana será mas estable? Fluidez de la membrana: depende tanto de su composición, como la temperatura. ¿ Qué membrana será mas estable? Membrana A Membrana B Su estructura es de ácidos grasos insaturados y contiene poco colesterol. Su estructura presenta mucho colesterol en su membrana y ácidos grasos saturados .

Proteínas de la Membrana Plasmática Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que contiene. Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas. Tipos (por la forma en la que están dispuestas en la MP): - Periféricas: incluidas de manera parcial en una de las superficies de la membrana, unidas covalentemente a lípidos o asociadas a ellos mediante un dominio hidrofóbico. - Integrales: abarcan todo el espesor de la membrana. Son anfipáticas. Aunque la estructura básica de la membrana celular sea la bicapa lipídica la mayoría de funciones específicas se llevan a cabo mediante la acción de proteínas. Su tipo y cantidad son muy variables en función del tipo celular. Como los lípidos, las proteínas de membrana a menudo se encuentran asociadas a cadenas de oligosacáridos (presentes en el exterior celular). De este modo la superficie celular presenta una cubierta rica en carbohidratos, el glicocálix, que veremos posteriormente. Existen diferentes formas de asociación entre la bicapa lipídica y las proteínas: Proteínas transmembrana (1,2,3,): Pueden atravesar completamente la bicapa, teniendo porciones de la proteína en contacto con el exterior y el interior celular. Al igual que sus vecinos los lípidos, estas proteínas transmembrana son moléculas anfipáticas (la región hidrofóbica se localiza en el interior de la membrana e interacciona con las colas hidrofóbicas de los lípidos). La hidrofobicidad de algunas de estas proteínas se aumenta por la formación de interacciones covalentes con cadenas de ácidos grasos que se insertan desde la monocapa citosólica (1). Proteínas localizadas en el citosol (4, 5, 7): ya sea por asociación con la monocapa lipídica por una hélice alfa anfipática (4) o por una o más uniones covalentes lipídicas por ejemplo por cadena de ácidos grasos (5) (son proteínas traducidas en citosol). Otras proteínas sólo se localizan en la superficie celular unidas mediante un oligosacárido por un puente covalente al fosfatidilinositol (6)(son proteinas traducidas en retículo endoplasmático). Otras proteínas se unen a la membrana mediante interacciones no covalentes con otras proteínas. Se les deomina proteínas periféricas de membrana (pueden liberarse de la membrana exponiendo a las células a medios hipo o hipertónicos o modificando el pH). El resto de proteínas transmembrana o ancladas a la bicapa mediante grupos lipídicos o con otras proteínas mediante inusuales uniones estrechas (pero que no pueden separarse por estos medios) se denominan proteínas integrales. El tipo de unión en la membrana refleja la función de la proteína. Solo las transmembrana actúan a ambos lados de la membrana o pueden transportar moléculas a su través. Los receptores de superficie son proteínas transmembrana que unen moléculas señal en el exterior celular y generan señales intracelulares. Las proteínas que sólo funcionan en uno de los lados normalmente se asocian con otras proteínas o lípidos que también actúan en ese lado. (esto es una tontería). La mayoría de las proteínas transmembrana atraviensan la bicapa como una alpha hélice simple (1), a hélice multiple (2) o como barriles β (3). Además las proteínas siempre tiene una única orientación en la membrana. Esta asimetría refleja el proceso de síntesis e inserción desde RE y las diferentes funciones de dominios extra e intracelulares. Los residuos proteicos que atraviesan la bicapa lipídica son aminoácidos con cadenas laterales no polares. Debido a que en enlace peptídico es polar y al ambiente hidrofóbico en que se encuentran estos enlaces peptídicos están dirigidos por puentes de hidrógeno, función de los cuales se optimiza al formarse la alpha hélice. Los barriles beta son más rígidos y cristalizan más rápido que las alpha hélices. El número de cadenas que atraviesan la membran puede oscilar de 8 a 22 y son abundantes en mitocondria, Cloroplastos y bacterias. Algunas forman poros llenos de agua que posibilitan el paso de sustancias hidrofílicas, otras actúan como receptores o incluso como enzimas (mayoritariamente restringidos a mitocondria, Cloroplastos y bacterias). En células eucariotas la mayoría de proteínas transmembrana son alpha hélice. The helices within these proteins can slide against each other, allowing the protein to undergo conformational changes that can be exploited to open and shut ion channels, transport solutes, or transduce extracellular signals into intracellular ones. In β barrel proteins, by contrast, each β strand is bound rigidly to its neighbors by hydrogen bonds, making conformational changes of the barrel itself unlikely. Al igual que los lípidos de membrana las proteínas pueden estar glicosiladas. De hecho, la gran mayoría de las proteínas en células animaleslo están. Al igual que ocurría en lípidos los oligosacátidos se añaden en el lumen de retículo y golgi. Por esta razón los oligos siempre se encuentran en la cara externa de la membrana. Otra diferencia que existe entre la cara citosólica y la externa en las proteínas de membrana es que el citosol es un ambiente reductor por lo que en la cara externa se formarán intra y entre proteínas puentes disulfuro entre la cys. Estos puentes son muy importantes en el mantenimiento de la conformación estructural o en la asociación con otros polipéptidos.

Funciones de las proteínas de membrana ENZIMAS RECEPTORAS UNIÓN CELULAR TRANSPORTE

Glúcidos de la Membrana Plasmática Representados principalmente por oligosacáridos, los que por su carácter polar están limitados solamente a la superficie externa y normalmente asociados con : lípidos (constituyendo los glicolípidos) proteínas (formando las glicoproteínas) GLUCOCÁLIX ( Función reconocimiento en células animales)

FUNCIONES DEL CLUCOCÁLIX Proteger la superficie celular contra la interacción de otras proteínas extrañas o lesiones físicas o químicas Papel en el reconocimiento celular, y en los procesos de rechazos de injertos y transplantes Confiere viscosidad a las superficies celulares, permitiendo el deslizamiento de células en movimiento, como , por ejemplo, las sanguineas Presenta propiedades inmunitarias, por ejemplo los glúcidos del glucocálix de los glóbulos rojos representan los antígenos propios de los grupos sanguineos del sistema sanguineo ABO.

MEMBRANA PLASMÁTICA CITOPLASMA Glicoproteína Proteína periférica Proteína integral (receptor) (reconocimiento) (canal) (adhesión) Proteína transporte facilitado Colesterol Filamentos proteicos Fosfolípido CITOPLASMA MEMBRANA PLASMÁTICA

Permeabilidad de la Membrana Plasmática