membrana plasmÁtica. membrana plasmática la membrana plasmática define la extensión de la...
TRANSCRIPT
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 estructurade la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G. Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica y al desarrollo detécnicas 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
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
ProteínasMedian las funciones de la membrana.
•Transporte
•Reacciones enzimáticas
•Eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular
•Receptores
Estructura general de los fosfolípidos:
O
PO O-
O
CH2CHCH2
Grupo Hidrofílico
(polar)
Colas Hidrofóbicas(no polar)
Doble enlace cis
O
PO O-
O
CH2CHCH2
Cadenas hidrocarbonadas Saturadas rectas
Cadenas hidrocarbonadas Insaturadas con dobles enlaces cis
Componentes bioquímicos de las membranas
LípidosFosfolípidos
Grupo de cabeza polar
Componentes bioquímicos de las membranas
LípidosFosfolípidos
Los principales fosfolípidos de la membrana de eritrocitos humanos:
•Fosfatidiletanolamina•Fosfatidilserina•Fosfatidilcolina•Esfingomielina
La bicapa lipídiaca de la membrana plasmática es asimétrica
Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina
FosfatidilcolinaEsfingomielinaEspacio Extracelular
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
Estructura rígidadel anillo esteroide
Cola hidrocarbonada
no polar Posición del colesterol en la
bicapa
Cabeza polar
Región rígida de colesterol
Región más fluída
¿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
La presencia de colesterol disminuye la fluidez haciendo que las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos se junten, compacten y cristalicen (mayor rigidez).
(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
LíquidoViscoso
Calor
Transición de fase
Proteínas y glicoproteínas
La cantidad y el tipo de proteínas de una membrana reflejan su función.
Aunque la estructura básica de las membranas biológicas está determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones están desempeñadas por proteínas.
Componentes básicos de las membranas
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.
• Proteínas enriquecidas en lípid rafts:
1. Proteínas ancladas a la cara externa de la membrana plasmática (MP) a través de un glicosilfosfatidil-inositol (GPI-anchored).
2. Enzimas y proteínas adaptadoras doblemente aciladas
(Ej: FRS2, Src-Kinasa, etc) y unidas a la cara interna de la MP.
3. Proteínas transmembrana.
Lipid raftMP
IN
OUT
Caveola
MPIN
OUT
+ Resistentes al tratamiento en frio con detergentes
no iónicos (Tritón X-100)
Lipid Raft
Lipid Raft
Sphingolipid Cholesterol GangliosidePhosphatidylcholine
Phosphatidylethanolamine
Saturatedphospholipids
Phosphatidylinositol
Unsaturatedphospholipids
GPI-linked protein
Src-family kinaseCitosol
MP
Medio Extracelular
Lipid Rafts
Src-family kinase
GPI-linked protein
Transporte a través de la membrana
Permeabilidad relativa de una bicapa lipídica frente a diferentes clases de moléculas.
*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.
Gases:CO2
O2
MoléculasHidrofobicas,Ej: Benceno
Pequenas moleculas polares, ej:
H2O
Etanol
Moleculas PolaresGrandes, ej:Glucosa
MoleculasCargadas,Ej: iones
Citosol
Espacio extracelular
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 cualeses responsable de la transferencia de una molécula específica o de un grupode moléculas afines.
Uniporte Simporte Antiporte
Uniporte
Co-transporteSimporte: En el mismo sentido
Antiporte: En sentido opuesto
Proteínas de transporte
Transporte de moléculas a través de la membrana
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.
Proteínas de transporte
Transportadores (Carrier proteins)
Canales (Channel 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.
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: 5.0Hidrolasas Acidas
NucleasasProteasas
GlycosidasasLipasas
FosfatasasSulfatasas, etc
H+
pH: 7.2
ATP ADP
Bomba de H+