membrana plasmática

CITOLOGÍA

Organización celular eucariota:

Membrana plasmática

La célula eucariota

Tª celular: “la unidad anatómica, funcional y genética de los seres vivos”

Se compone de:– Membrana plasmática

externa que envuelve a un material

– Protoplasma que contiene como diferenciaciones funcionales: núcleo y los orgánulos citoplásmicos

Tamaño:– Variable. Por lo general debajo del poder resolutivo del ojo

(cm de huevos de aves, alga Acetabularium 10cm)– El tamaño de un órgano u organismo no depende del tamaño

de sus células sino del nº.– El tamaño celular no guarda relación con la complejidad

filogenética (hematíes humanos miden 7 y los de la salamandra

Forma:– Variable

Libres, normalmente esféricas. Tisulares: especialización funcional

– Dentro de un tipo celular puede ser fija o modificarse en función del medio en el que se encuentren (leucocitos)



Dos tipos morfológicos:– Animal– Vegetal:

caracterizada por la presencia de una pared vegetal, cloroplastos, amiloplastos, vacuolas grandes y ausencia de centriolo.


La existencia de la membrana plasmática se remonta a finales del SXIX, donde se manifiesta la presencia de una estructura limitante en forma de bicapa lipídica.

Demostrada en 1925 por Gorter y Grendel

En 1932 se postuló la existencia de proteínas y en 1967 quedó definida.

Estructura trilaminar fina que separa el exterior celular del interior. Unidad de membrana

Puede presentar cubiertas externas

Funciones– Protección– Mantenimiento diferencias en composición celular-

medio externo (gradiente electroquímico)– Barrera se lectiva: regula el intercambio de

información y materia entre la célula y el medio– Intervienen en los procesos de división: a partir de

ella se forma el tabique de división– Relacionada con la captación de partículas y

secreción; endocitosis y exocitosis– Reconocimiento e inmunidad celular


Lípidos (40%)– Fosfolípidos:

más abundantes neutros: empaquetados en el interior (fosfatidilcolina) ácidos: asociados a proteínas (fosfatidilserina,

fosfatidilinositol)– Esteroles: más abundante es el colesterol, se fija a los

fosfolípidos disminuyendo la fluidez de la membrana;estabilidad– Glicolípidos: derivados de los esfingolípidos;

Proteínas(52% proteina, 8% de glúcidos)– Periféricas o extrínsecas– Integrales o intrínsecas

Membrana plasmática: composición

La distribución de los lípidos es muy asimétrica– Fosfolípidos neutros y colesterol empaquetados en el interior– Fosfolípidos ácidos interaccionando con proteínas– Glicolípidos;en la cara externa de la membrana

La distribución de las proteínas también es asimétrica– Las proteínas extrínsecas son polares están asociadas débilmente a

la membrana (citocromo C).– Las integrales presentan regiones hidrófobas, estando en contacto

con los lípidos y asociadas fuertemente a la membrana (enzimas de embrana, Ag de histocompatibilidad, receptores hormonales ), y regiones hidrófilas que las ponen en contacto con el exterior.

– Algunas proteínas presentan glúcidos asociados disponiéndose en la cara externa

Membrana plasmática: composición

Asimetría Bicapa lipídica Los lípidos se disponen en dos capas con las

regiones hidrófobas enfrentadas hacia el interior y las hidrófilas hacia el exterior e interior

Las proteínas pueden estar asociadas a la cara externa o interna o ser transmembranales

Glicocalix elemento más característico de la asimetría: restos glucídicos asociados a proteínas y lípidos expuestos en la cara externa

Ultraestructura de la membrana plasmática: mosaico fluido

Modelo de membrana del mosaico fluido(1972, Singer y Nicholson

Membrana plasmática: fluidez

La membrana plasmática no es una estructura rígida sino fluida

La fluidez es absolutamente necesaria para que se produzcan los mecanismos de transporte y el reacomodamiento permanente de

los componentes de la membrana Las proteínas integrales y los lípidos efectúan movimientos horizontales y

verticales, así como rotacionales El mayor o menor grado de fluidez depende de varios factores:

– Ac grasos saturados disminuye la fluidez– Ac. cadena larga disminuyen la fluidez– Temperatura: al disminuir disminuye la fluidez (la Tº se tiene que

mantener por encima del punto de fusión de sus lípidos)– Colesterol la hace menos flexible y fluida

Membrana plasmática: fluidez

Se ha demostrado que la difusión transversal es un proceso lento y de frecuencia muy baja. En cambio, los movimientos horizontales ,difusión lateral , son mucho más frecuente y alcanza altas velocidades de desplazamiento10 elevado a 7 veces por segundo .

Uniones celulares– Uniones intermedias o zónula adherens: unen

membranas celulares, unión mecánica entre células; Desmosomas

– Uniones estrechas o zónula ocludens: unión estrecha entre membranas impidiendo el paso de sustancias; barrera

– Uniones de hendidura o gap: unión entre membranas de células conectadas mediante canales proteícos; permiten el paso de metabolitos e iones ,comunicación química y acoplamiento eléctrico

Diferenciaciones de la MP

Diferenciaciones de la membrana:Uniones celulares

(Unión estrecha)

(Unión intermedia o barra terminal)

(Unión de hendidura)


Retículo terminal

Microvellosidades

1-2

2-3

4-5

(d)

Filamentos

de la matriz


Desmosoma Hemidesmosoma


Microvellosidades– Digitaciones finas que

aumentan la superficie de intercambio sin aumento de volumen

– En su base existe un eje de filamentos de actina

– Se asocian a ellas vesículas de pinocitosis

– Células del epitelio intestinal


Glicocalix– Representa la cubierta

externa de los glicolípidos y glicoproteínas de membrana

Funciones:• Protección celular

• Filtrado molecular

• Enzimas superficie

• Reconocimiento molecular (Ag A,B,0)

• Reconocimiento intercelular


Cilios y flagelos– Apéndices móviles

Estereocilios– Apéndices filiformes sin

capacidad de movimiento; movimiento de un fluido

– Epidídimo

• Inhibición de movimiento por contacto

•Inhibición de mitosis por contacto

• Alteración molecular de la superficie

• Presencia de antígenos específicos

Alteraciones de la MP:células cancerosas

Alteraciones de la MP:células cancerosas

Las membranas celulares son semipermeables Transporte selectivo de sustancias entre el medio

externo-interno Los lípidos actúan como una barrera eficaz impidiendo

el paso de sustancias hidrosolubles Los compuestos apolares o solubles en lípidos pueden

atravesar la membrana libremente Existen distintos mecanismos de transporte:

– Transporte pasivo– Transporte activo

Dinámica de la MP

Se realiza a favor de gradiente de concentración, eléctrico, electroquímico

Sin gasto energético La difusión de sustancias se realiza desde el medio

donde la concentración es mayor hacia donde es menor

El medio extracelular es positivo respecto al intracelular que es negativo (potencial de membrana), los iones positivos entran y los negativos salen.

Dinámica de la MP: transporte pasivo

Difusión simple:– A favor de un gradiente de concentración– Difunden a través de la bicapa: lipófilas ( ac.

grasos)o apolares de pequeño tamaño (oxígeno, nitrógeno, dióxido de carbono)

– Canales proteícos: proteínas transmembranales: iones. El canal suele estar cerrado y solo se abre al producirse variaciones en el potencial de membrana o mediante uniones a receptores.

Transporte pasivo: modalidades

Difusión facilitada:– Proteínas específicas: permeasas (transmembranales)– La molécula a transportar se une especificamente a la

permeasa lo que supone un cambio conformacional facilitando el transporte.

– Pequeñas moléculas polares: iones, azúcares, aa, nucleótidos– Dos modalidades:

Uniporte: si se transporta una sola molécula Antiporte: si se transportan dos en sentidos opuestos Sinporte: si se transportan dos en el mismo sentido

Transporte pasivo: modalidades

Dinámica de la membrana

Proteína transmembranal formada por 6 hélices La fracción de la proteína en contacto con la bicapa

lipídica es rica en aa hidrófobos mientras que los polares se encuentran hacia los extremos

En el interior queda un canal a través el cual penetran las moléculas de agua

Forman tretámeros agrupándose de 4 en 4

Aquoporinas

Aquoporinas

8 October 2003

The Royal Swedish Academy of Sciences has decided to award the Nobel Prize in Chemistry for 2003 “for discoveries concerning channels in cell membranes”, with one half of the prize to

Peter AgreJohns Hopkins University School of Medicine, Baltimore, USA

“for the discovery of water channels”

Se realiza en contra de un gradiente de concentración o electroquímico

Intervienen proteínas transportadoras Dichas proteínas requieren energía en forma

de ATP para el transporte de las moléculas Bomba sodio-potasio

Transporte activo

La bomba Na+/ K+ ATP dependiente actúa como un transportador de intercambio antiporte.

Aparece en todas las membranas biológicas En el caso de la neurona y la fibra muscular

representa esta bomba consume 2/3 del total energía en forma de ATP

Funciones:– Mantener la presión osmótica– Potencial de membrana

Transporte activo: bomba sodio-potasio

Dinámica de la membrana

Las partículas de mayor tamaño no pueden atravesar la membrana.

Penetran mediante mecanismos de endocitosis; exocitosis supone la salida de sustancias desde el interior celular al exterior

Ambos casos existe un flujo de vesículas En el caso de la endocitosis las moléculas se unen a un receptor

de membrana situado en la cara externa; en la cara interna aparece una proteína, la clatrina, que forma una red que recubre la vesícula endocítica favoreciendo su internalización

Una vez en el interior la red de clatrina se pierde.

Dinámica de la MP: Endocitosis

Endocitosis

El endosoma se divide en dos tipos de vesículas, la que contiene los receptores de membrana vuelven de nuevo a unirse a ella, y la que se une al lisosoma

Endocitosis

La ingestión de partículas de gran tamaño, restos celulares y organismos vivos

Se forman vesículas grandes, fagosomas Es característico de ciertos organismos como las

amebas, flagelados y ciliados (fagótrofos) La fagocitois se produce tras la emisión de

pseudópodos englobando la partícula y formando la vesícula de fagocitosis

Fagocitosis

Fagocitois de un paramecio por una ameba

Fagocitosis como mecanismo inmunológico

Exocitosis

Endosimbiontes

Se trata de organismos que viven dentro de otros

Ciertas algas Chlorella que viven asociadas a un protista Paramecium viride.

Los dinoflagelados que viven asociados a corales.

Bacterianos asociadas a insectos. La bacteria Buchnera aphidicola le proporciona al insectos los aa esenciales que no puede obtener en su dieta (triptófano), a cambio, el pulgón suministra a Buchnera un ambiente protegido.

Buchnera aphidicola

Formación de endosimbiontes

Endosimbiosomas

membrana plasmática

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