MEMBRANA PLASMÁTICA
Membrana Plasmática
La membrana plasmática define la extensión de la célula y mantiene las
diferencias esenciales entre el contenido de ésta y su entorno.
•No es una barrera pasiva
•Es un filtro altamente selectivo que mantiene la desigual concentración de
iones a ambos lados de ella.
•Permite que los nutrientes penetren y los productos residuales salgan de la
célula.
Membrana Plasmática
Agrupación de moléculas lipídicas y proteicas unidas por interacciones no covalentes.
Bicapa lipídica
Constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente
Impermeable al flujo de la mayoría de las moléculas.
El modelo de mosaico fluido es, en biología, un modelo de la estructura
de la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G.
Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica y al desarrollo de
técnicas de criofractura.
Según el modelo del mosaico fluido, las proteínas (integrales o periféricas)
serían como "icebergs" que navegarían en un mar de lípidos (fluido lipídico).
Componentes básicos de las membranas
Proteínas
Median las funciones de la membrana.
•Transporte
•Reacciones enzimáticas
•Eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular
•Receptores
Lípidos
•Las moléculas lipídicas son insolubles en agua, pero se disuelven facilmente
en solventes orgánicos.
•Constituyen aproximadamente un 50% de la masa de la mayoría de membranas
plasmáticas de las células animales.
Existen 3 tipos principales de lípidos en las membranas celulares
•Fosfolípidos
•Colesterol
•Glucolípidos
Componentes bioquímicos de las membranas
Lípidos
Fosfolípidos
Estructura general de los fosfolípidos:
Grupo de cabeza polar
O
O
O
P
O-
O
CH2 CH
Grupo Hidrofílico
(polar)
Colas Hidrofóbicas
(no polar)
O-
P
O
CH2
CH2
Cadenas hidrocarbonadas
Saturadas rectas
O
CH
CH2
Doble enlace cis
Cadenas hidrocarbonadas
Insaturadas con dobles enlaces cis
Componentes bioquímicos de las membranas
Lípidos
Fosfolípidos
Los principales fosfolípidos de la membrana de eritrocitos humanos:
•Fosfatidiletanolamina
•Fosfatidilserina
•Fosfatidilcolina
•Esfingomielina
La bicapa lipídiaca de la membrana plasmática es asimétrica
Espacio Extracelular
Fosfatidilcolina
Esfingomielina
Fosfatidilserina
Fosfatidiletanolamina
Citosol
Componentes bioquímicos de las membranas
Lípidos:
Glucolípidos
•Lípidos que contienen oligosacáridos
•Se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa
•Suelen constituir el 5% de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior.
Espacio Extracelular
Citosol
Componentes bioquímicos de las membranas
Lípidos:
Colesterol
Cabeza polar
Cabeza polar
Región rígida
de colesterol
Estructura
rígida
del anillo
esteroide
Región más
fluída
Cola
hidrocarbonada
no polar
Posición del colesterol
en la bicapa
¿De qué depende la fluidez de la membrana?
La fluidez de las bicapas lipídicas depende de (i) su composición lipídica y
(ii) de la temperatura
(i) Temperatura
Transición de fase
Calor
Viscoso
Líquido
(ii) Composición Lipídica
Los dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de
la bicapa fosfolipídica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea más difícil
Viscoso
Líquido
La presencia de colesterol disminuye la fluidez haciendo que las cadenas hidrocarbonadas
de los fosfolípidos se junten, compacten y cristalicen (mayor rigidez).
Componentes básicos de las membranas
Proteínas y glicoproteínas
Aunque la estructura básica de las membranas biológicas está
determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones están
desempeñadas por proteínas.
La cantidad y el tipo de proteínas de una membrana reflejan su función.
Componentes bioquímicos de las membranas
Glúcidos: Glicolípidos
Glicoproteínas
En la membrana plasmática de todas las células eucarióticas, muchas proteínas y
algunas moléculas lipídicas de la superficie celular tienen cadenas de polisacáridos
unidas covalentemente a ellas.
Gucocalix:
Describe la zona periférica, rica en carbohidratos de la superficie de la mayoría de las
células eucariotas.
Está formado por las cadenas laterales de oligosacáridos de las glucoproteínas y de los
glucolípidos unidos a la membrana, aunque también puede corresponder a
glucoproteínas y glucolípidos segregados y luego adsorbidos por la célula.
Lipid raft o balzas lipídicas
•
Lipid rafts son ensamblados dinámicos de colesterol, esfingolípidos y
proteínas de membrana dispersas dentro de la membrana plamática.
•
Los rafts son plataformas especializadas en transducción de señales,
endocitósis y sorting de proteínas.
•
Caveolae es un tipo especializado de lipid raft que contiene a la
proteína caveolina y caracterizada por invaginaciones
morfologicamente definidas de la superficie celular.
OUT
MP
Lipid raft
OUT
MP
IN
Caveola
•
Proteínas enriquecidas en lípid rafts:
1.
2.
3.
Proteínas ancladas a la cara externa de la membrana
plasmática (MP) a través de un glicosilfosfatidil-inositol
(GPI-anchored).
Enzimas y proteínas adaptadoras doblemente aciladas
(Ej: FRS2, Src-Kinasa, etc) y unidas a la cara interna de
la MP.
Proteínas transmembrana.
IN
Lipid Rafts
Sphingolipid
Phosphatidyl
Ganglioside choline
Cholesterol
GPI-linked protein
Medio Extracelular
Lipid Raft
MP
Citosol
Src-family kinase
Lipid Raft
Phosphatidyl
ethanolamine
Saturated
phospholipids
Phosphatidyl
inositol
Unsaturated
phospholipids
+ Resistentes al tratamiento en frio con detergentes
no iónicos (Tritón X-100)
GPI-linked protein
Src-family kinase
Transporte a través de la membrana
Permeabilidad relativa de una bicapa lipídica frente a diferentes clases de moléculas.
Gases: Moléculas
CO2
Hidrofobicas,
O2
Ej: Benceno
Pequenas
moleculas
polares, ej:
H2O
Moleculas
Polares
Grandes, ej:
Glucosa
Moleculas
Cargadas,
Ej: iones
Etanol
Espacio extracelular
Citosol
*Los gases y las moléculas hidrofóbicas difunden rápidamente a través de las bicapas.
* Las moléculas pequenas no polares se disuelven fácilmente en las bicapas lipídicas y
por lo tanto difunden con rapidez a través de ellas.
* Las moléculas polares sin carga si su tamano es suficientemente reducido tambien
difunden rápidamente a través de la bicapa.
Transporte de moléculas a través de la membrana
El transporte de ciertas moléculas a través de la bicapa lipídica, se consigue
mediante proteínas transmembrana especializadas, cada una de las cuales
es responsable de la transferencia de una molécula específica o de un grupo
de moléculas afines.
Uniporte
Proteínas de transporte
Simporte: En el mismo sentido
Co-transporte
Antiporte: En sentido opuesto
Uniporte Simporte Antiporte
Transporte de moléculas a través de la membrana
Transportadores (Carrier proteins)
Proteínas de transporte
Canales (Channel proteins)
Transportadores (Carrier proteins): Se unen específicamente a la molécula
que debe ser transportada y a través de una serie de cambios conformacioneles
la transfieren a través de la membrana.
Canales (Channel proteins): No necesitan unirse a la molécula que debe ser
transportada. Forman poros a lo largo de la bicapa lipídica que cuando están
abiertos permiten el pasaje de solutos específicos , usualmente iones inorgánicos
de tamaño y carga apropiada,. En gral este tipo de transporte es mas rapido que el
mediado por las proteinas Transportadoras o Carrier proteins.
Transporte Pasivo
Si la molécula transportada carece de carga, sólo su diferencia de concentración
a los dos lados de la membrana (gradiente de concentración) determina la
dirección del transporte pasivo.
Si el soluto lleva una carga neta, su transporte se ve influido tanto por su gradiente
de concentración como por el gradiente eléctrico total a través de la membrana
(potencial de membrana). Ambos gradientes juntos constituyen el gradiente
electroquímico.
El transporte llevado a cabo por los Transportadores o Carrier proteins puede ser
activo o pasivo.
El transporte llevado a cabo por de los Canales es siempre pasivo.
Transporte Activo
A diferencia del transporte pasivo que se produce de manera espontánea,
el transporte activo debe estar estrechamente acoplado a una fuente de energía
metabólica.
Algunas proteínas transportadoras funcionan como bombas que impulsan
activamente el movimiento de solutos en contra de su gradiente de concentración.
pH: 7.2
Ej: Transporte activo de
H+,
Bomba de
H+
Bomba de H+ en Lisosomas. Utiliza la energía de hidrólisis
del ATP para bombear H+hacia el interior del lisosoma,
manteniendo así el pH de la matriz cercano a 5.
pH: 5.0
Hidrolasas Acidas
Nucleasas
Proteasas
Glycosidasas
Lipasas
Fosfatasas
Sulfatasas, etc
H+
Bomba de H+
ATP
ADP
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