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Apunte Membrana Plasmatica, Apuntes de Biología Celular

Apunte de Membrana plasmatica - Biologia Celular

Tipo: Apuntes

2018/2019

Subido el 06/06/2019

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mary-gomez-2 🇦🇷

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MATERIAL DIDÁCTICO DE MEDICINA
BIOLOGÍA CELULAR (CITOLOGÍA)
1
CLASES MÉDICAS TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR LOS AUTORES email: clasesmedicas@hotmail.com
Cel: 156-972-8345 WEB: http://classmed.wix.com/clasesmedicas Telf: (011)4331-5849 //4381-8629
MEMBRANA PLASMÁTICA
Las células están separadas del medio que las rodea por una delgada lámina denominada membrana
plasmática, que define los límites de las mismas.
La membrana es una estructura muy delgada: sólo tiene un espesor de 6 a 10 nm (1nm=10-9m).
Funciones de la membrana plasmática
Las membranas no son simples barreras, sino que:
Definen la extensión de la célula y establecen sus límites. (separa el medio intracelular del
extracelular)
Constituyen barreras selectivamente permeables, dado que impiden el intercambio indiscriminado
de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. La membrana plasmática, gracias a sus
propiedades fisicoquímicas, está capacitada para transportar de un lado a otro de la misma
determinados solutos, macromoléculas y complejos macromoleculares. Sin embargo, hay
moléculas, que a pesar de ser toxicas para la célula, pueden ingresar sin dificultad a la misma a
través de la membrana. Un ejemplo seria el CO (monóxido de carbono).
Controlan las interacciones de la célula con el medio extracelular (tanto con la matriz extracelular
como con otras células vecinas). Permite a las células reconocerse, adherirse entre sí cuando sea
necesario e intercambiar materiales e información.
Intervienen en las respuestas a señales externas a la célula. La membrana posee receptores, que
son moléculas o conjuntos de moléculas, capaces de reconocer y responder a señales provenientes
del medio extracelular portando información especifica.
Interviene en procesos de Endocitosis y Exocitosis
Sirve como medio de soporte para la acción enzimática
Modelo del mosaico fluido:
Singer y Nicholson propusieron en 1972 este modelo estructural para las membranas. Esto implica que
sus todos sus componentes (lípidos y proteínas) pueden desplazarse libremente en todas las direcciones,
pero siempre sobre el plano de la membrana.
1. COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Todas las membranas biológicas de los seres vivos, tanto la membrana plasmática, como las de las
organelas, están formadas por:
A. Lípidos
B. Proteínas
C. Glúcidos
Composición de las membranas de diferentes células. (Los valores representados como % peso
seco de la membrana)
Glóbulos Rojos
Humanos
Staphiloccoccus aureus
Mielina
Lípidos
30 a 40
20
60 a 70
Fosfolípidos
20 a 25
20
25 a 30
Àcido fosfatídico
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Fosfatidiletanolamina
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BIOLOGÍA CELULAR (CITOLOGÍA)

CLASES MÉDICAS TODOS LOS DERECHOS RESERVADOS POR LOS AUTORES email: [email protected]

MEMBRANA PLASMÁTICA

Las células están separadas del medio que las rodea por una delgada lámina denominada membrana plasmática , que define los límites de las mismas. La membrana es una estructura muy delgada: sólo tiene un espesor de 6 a 10 nm (1nm=10-^9 m). Funciones de la membrana plasmática Las membranas no son simples barreras, sino que:

  • Definen la extensión de la célula y establecen sus límites. (separa el medio intracelular del extracelular)
  • Constituyen barreras selectivamente permeables , dado que impiden el intercambio indiscriminado de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular. La membrana plasmática, gracias a sus propiedades fisicoquímicas, está capacitada para transportar de un lado a otro de la misma determinados solutos, macromoléculas y complejos macromoleculares. Sin embargo, hay moléculas, que a pesar de ser toxicas para la célula, pueden ingresar sin dificultad a la misma a través de la membrana. Un ejemplo seria el CO (monóxido de carbono).
  • Controlan las interacciones de la célula con el medio extracelular (tanto con la matriz extracelular como con otras células vecinas). Permite a las células reconocerse, adherirse entre sí cuando sea necesario e intercambiar materiales e información.
  • Intervienen en las respuestas a señales externas a la célula. La membrana posee receptores, que son moléculas o conjuntos de moléculas, capaces de reconocer y responder a señales provenientes del medio extracelular portando información especifica.
  • Interviene en procesos de Endocitosis y Exocitosis
  • Sirve como medio de soporte para la acción enzimática Modelo del mosaico fluido : Singer y Nicholson propusieron en 1972 este modelo estructural para las membranas. Esto implica que sus todos sus componentes (lípidos y proteínas) pueden desplazarse libremente en todas las direcciones, pero siempre sobre el plano de la membrana.
  1. COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS Todas las membranas biológicas de los seres vivos, tanto la membrana plasmática, como las de las organelas, están formadas por: A. Lípidos B. Proteínas C. Glúcidos Composición de las membranas de diferentes células. (Los valores representados como % peso seco de la membrana) Glóbulos Rojos Humanos Staphiloccoccus aureus Mielina Lípidos 30 a 40 20 60 a 70 Fosfolípidos 20 a 2^5 20 25 a 30 Àcido fosfatídico < 1^ -^0 Fosfatidiletanolamina 5 -^5

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Fosfatidilcolina 7 -^10 Fosfatidilserina 5 -^5 Esfingomielina 6 -^5 Cerebrósidos <1^ -^10 Colesterol 12 <1 15 Otros Lípidos 3 - 15 Proteínas 60 a 70 40 20 a 30 Glúcidos (o restos de glúcidos en glicoproteínas) 7 40 Observada en cortes histológicos

COMPOSICIÓN DE LA MEMBRANA CELULAR

MEMBRANA

CELULAR

PROTEINAS

LÍPIDOS

INTEGRALES

(INTRÍNSECA)

PERIFÉRICA

(EXTRÍNSECA)

Son proteínas que atraviesan la membrana plasmática (proteínas de transmembrana). Se encuentran unidos por enlaces covalentes a los fosfolípidos de membrana. Para separarlos se utilizan detergentes ó medios que destruyen la membrana. CUMPLEN FUNCIONES DIVERSAS EN LA MEMBRANA, FORMAN:

  • RECEPTORES.
  • CANALES.
  • BOMBAS.
  • PROTEINAS RECEPTORAS.
  • PROTEINAS LIGADORAS.
  • ENZIMAS.
  • PROTEINAS ESTRUCTURALES. Se encuentran relacionadas con fosfolípidos de membrana ó a proteínas integrales mediante enlaces no covalentes, pueden ser extraidas fácilmente por soluciones salinas. Pueden actuar como antígenos de membrana, como proteínas de transducción de señales.

FOSFOLÍPIDOS

COLESTEROL

SON DE CARÁCTER ANFIPÁTICOS. (Cabeza polar, cola No polar) Estos lípidos son los más abundantes de membrana. Algunos fosfolípidos de membrana son:

  • FOSFATIDILCOLINA.
  • FOSFATIDILETANOLAMINA.
  • FOSFATIDILINOSITOL.
  • FOSFATIDILSERINA. Es de carácter anfipático, se encuentra entre los fosfolípidos de membrana, expone su grupo OH (hidroxilo) en contacto con el medio líquido del Intracelular y Extracelular.

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Fig. 4.3 - Esquema de un fosfolípido.

Fig. 4.4 - Corte esquemático de una vesícula

de fosfolípidos. La bicapa de fosfolípidos funciona principalmente como armazón estructural de la membrana y como barrera que impide el pasaje de sustancias hidrosolubles a través de la misma; esto último es debido al carácter fuertemente hidrofóbico de la matriz de la membrana. Los fosfolípidos más frecuentes de las membranas son la fosfatidiletanolamina , la fosfatidilcolina , la fosfatidilserina y la esfingomielina. Las COLAS DE LOS FOSFOLÍPIDOD son cadenas hidrocarbonadas de ácidos grasos que pueden ser:

  • saturados (sin dobles enlaces)
  • monoinsaturados (con un único doble enlace)
  • poliinsaturados (más de un doble enlace) En general, los lípidos de membrana contienen una cola de ácido graso insaturado y otro saturado en su estructura. La presencia de ácidos grasos insaturados aumenta la fluidez de la membrana, debido al ”quiebre” de las colas a la altura de los dobles enlaces, permitiendo el movimiento de FLEXIÓN. **MOVIMIENTO DE LOS LÍPIDOS EN LA MEMBRANA:
  1. ROTACIÓN:** Movimiento por el cual los lípidos de membrana rotan sobre su eje.
  2. DESLIZAMIENTO LATERAL: Desplazamiento libre de lateralidad de los componentes de la membrana plasmática. 3. FLIP-FLOP: Movimiento menos frecuente donde los lípidos cambian de la monocapa externa a la interna y

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viceversa. El colesterol : Es un esteroide que se encuentra en un alto porcentaje en la membrana plasmática de las células animales. Su concentración varía mucho de un tipo de membrana a otro; en animales hay membranas donde el colesterol constituye hasta el 50% del total de los lípidos. Contrariamente, la mayoría de las células vegetales y bacterianas carecen de colesterol. El colesterol, al ser también una molécula anfipática, presenta una orientación similar a la de los fosfolípidos y se ubica entre ellos: el grupo hidroxilo (polar) se orienta hacia el exterior de la bicapa y el sector hidrofóbico hacia el interior de la misma. Las funciones del colesterol :

  • Dar fluidez a la membrana
  • Formar Hormonas Esteróideas
  • Formar Ácidos Biliares
  • Formar Lipoproteínas (LDL {es la mala}, Quilomicrones, HDL, VLDL)

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  • Proteínas extrínsecas o periféricas : Se encuentran sobre la cara externa o también interna de la membrana y pueden estar ligadas tanto a las proteínas integrales como a los fosfolípidos por uniones débiles. Se pueden extraer fácilmente con tratamientos no drásticos (medios físicos o químicos). Cuando estas se ubican del lado citoplasmático de la membrana suelen interactuar con el citoesqueleto.

C. Hidratos de carbono

Las membranas celulares contienen entre un 2-10% de glúcidos. Estos se asocian covalentemente a los lípidos ( glicolípidos ) y a las proteínas ( glicoproteínas ). Los glicolípidos (o glucolipidos) presentes en las membranas son los gangliósidos y cerebrósidos. Los gangliósidos se forman por la unión de un oligosacárido con la ceramida. La estructura de los cerebrósidos es similar, sólo que el hidrato de carbono no es un oligosacárido sino una galactosa o una glucosa. Los hidratos de carbono de los glucolípidos y las glucoproteínas, en su mayoría oligosacáridos, suelen ubicarse en la cara no citosólica de la membrana plasmática formando una estructura en contacto con el extracelular llamada glicocálix.

Está constituida por hidratos de carbono de los glucolípidos, glucoproteínas y GAGs que se

localizan en la cara externa de la membrana plasmática. Sus principales funciones son:

  • Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas. Como ejemplo podemos citar a las células situadas en la luz del intestino delgado que presentan un glicocálix muy pronunciado.
  • Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido extracelular.
  • Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular.
  • Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores.

*GLUCOCÁLIZ

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  • Las diferencias entre los grupos sanguíneos se hallan determinadas por ciertos oligosacáridos muy cortos, presentes en las membranas plasmáticas de los glóbulos rojos o eritrocitos.

TRANSPORTE A TRAVÉS DE LA MEMBRANA:

TRANSPORTE

DE

MEMBRANA

TRANSPORTE

PASIVO

TRANSPORTE

ACTIVO

DIFUSIÓN

SIMPLE

DIFUSIÓN

FACILITADA

MEDIADA POR

CANALES

IÓNICOS

MEDIADA POR

PERMEASAS

Transporte

de sustancias

por difusión

Simple.

ESQUEMA DE LOS TIPOS DE TRANSPORTE EN LA MEMBRANA

TRANSPORTE

EN MASA

ENDOCITOSIS

EXOCITOSIS

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TRANSPORTE

ACTIVO

PRIMARIO

Es un transporte en contra del gradiente electroquímico,

requiere una permeasa con actividad ATPasa (BOMBA) por

lo que consume ATP.

Ejm:

  • Bomba de Na+/K+ ATPasa.
  • Bomba de H+/K+ ATPasa (en estómago)
  • Bomba de Ca++ (en músculo) En el caso particular del H 2 O, la difusión simple se denomina ósmosis. El pasaje de agua a través de la membrana u ósmosis se lleva a cabo siempre en forma espontánea y muy rápidamente. El H 2 O difundirá desde el compartimiento de menor concentración de solutos o medio hipotónico , al de mayor concentración de solutos o medio hipertónico , de modo tal de igualar las concentraciones en ambos compartimientos. Al cabo de un tiempo, el resultado serán dos medios isotónicos , o sea, la concentración a ambos lados de la membrana será la misma. Si colocamos una célula, por ejemplo un glóbulo rojo, en una solución hipertónica (agua salada, por ejemplo) el H 2 O tenderá a salir por ósmosis hacia el medio extracelular, encogiendo o crenando al glóbulo rojo. En cambio, si el medio extracelular es hipotónico (agua destilada, por ejemplo) el H 2 O penetrará en la célula, hinchándola y, finalmente, ocasionando su ruptura o lisis. Cabe hacer aquí una breve aclaración: un medio no es por sí mismo ni hipertónico ni hipotónico ; siempre que se use esta terminología lo que se esta haciendo es comparar un medio con respecto a otro. Por ejemplo, A puede ser hipertónico con respecto a B y, al mismo tiempo, A también puede ser hipotónico con respecto a C. Es decir, A tiene una concentración de solutos intermedia. Por otra parte, se dice que dos medios son isotónicos cuando su concentración de solutos es la misma. ACUAPORINAS Son canales especiales con estructura helicoidal que permiten el paso selectivo de H 2 0. No son canales iónicos. En ciertas clases de células, por ejemplo en algunas células renales, se requiere un mayor transporte de H 2 0 que el logrado exclusivamente con la difusión simple (osmosis). La estructura de las acuaporinas es semejante a la de los ionoforos formadores de canales. Mecanismo de acción de la Bomba Na+/K
  1. Tres iones de Na+ se unen al dominio citoplasmático de la ATPasa, debido a la gran afinidad que existe entre ambos.
  2. Luego se hidroliza el ATP y se fosforila la proteína. Esto lleva a un cambio conformacional en la misma.
  3. Esto permite la translocación de los iones Na+^ hacia el espacio extracelular.
  4. A continuación, dos iones K+^ del medio extracelular, donde su concentración es menor, se unen a un sitio receptor de K+accesible ahora desde el exterior de la célula. La unión del K+ con la proteína induce la liberación del fosfato.
  5. La desfosforilación de la bomba, restituye la conformación original.
  6. Esto permite la translocación de los iones K+^ hacia el citoplasma. Se puede comenzar nuevamente el proceso. Por cada molécula de ATP que se hidroliza se posibilita el transporte de 3 iones Na+^ hacia espacio extracelular y de 2 iones K+^ al citoplasma. Las transferencias de iones se hallan acopladas, y por lo tanto no pueden realizarse una independientemente de la otra.

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Las funciones de la bomba de Na+/K+^ son: a) Mantener diferencias en las concentraciones de Na+^ y K+^ intra y extracelulares. b) Generar un potencial eléctrico de membrana, que es una diferencia de voltaje, o sea de carga, entre ambos lados de la membrana. Al bombear tres iones en una dirección y sólo dos en otra, se genera un potencial eléctrico negativo del lado interno de la membrana con respecto al externo. El lado citosólico es normalmente más negativo que el espacio extracelular. c) Intervenir en la regulación del volumen celular. d) Generar diferencias de concentración de Na+^ o K+^ para que otros transportadores pasivos utilicen indirectamente la energía potencial acumulada en este gradiente. Como ejemplo podemos citar al: TRANSPORTE EN MASA ENDOCITOCIS En este proceso una extensión de la membrana rodea progresivamente al material que será internalizado, luego se produce una gemación o invaginación de la membrana, y finalmente ésta se separa de la membrana, formando una vesícula endocítica. Posteriormente, el material incorporado es digerido por los lisosomas. Se distinguen 3 tipos de endocitosis:

  • Fagocitosis
  • Pinocitosis
  • Endocitosis mediada por receptor A) Fagocitosis : Implica la ingestión de partículas de gran tamaño, como microorganismos, restos celulares, inclusive de otras células, por medio de vesículas llamadas fagosomas. Estos fagosomas suelen presentar un gran tamaño.
    • En la fagocitosis se engloban grandes partículas, por ej. bacterias, por medio de prolongaciones de la membrana plasmática llamados pseudópodos y las internalizan, formándose así un fagosoma o vesícula fagocítica. Posteriormente será degradada por las enzimas lisosomales.
    • La deformación de la membrana depende de filamentos de actina corticales que se encuentran en relación interna a la membrana plasmática.
    • Es un proceso facultativo.
    • En los animales sólo se da en algunas células altamente especializadas, llamadas células fagocíticas (macrófagos de los tejidos y glóbulos blancos sanguíneos denominados neutrófilos). B) Pinocitosis: Es la incorporación de líquidos y partículas pequeñas. Este proceso lo realizan todas las células y es constitutivo. C) Endocitosis mediada por receptor : la endocitosis es mucho más selectiva, se da en células con receptores específicas. Son Determinadas moléculas (ligandos) que la célula desea incorporar son reconocidos por receptores específicos, ubicados en la membrana plasmática. Los ligandos se unen a estos receptores y estos complejos ligando-receptor confluyen, gracias a la fluidez de la membrana, a determinadas zonas de la misma, donde serán endocitados. La invaginación de la membrana se denomina en este caso fosita revestida. Esto se debe a que las vesículas presentan en su cara citosolica un revestimiento de proteínas características, en este caso de clatrina. La

función de la misma, sería entre otras, permitir que se produzca la invaginación.

A continuación, se forma la vesícula recubierta o revestida que se fusionará con un conjunto de vesículas llamadas endosomas, donde se clasifican las moléculas endocitadas y se las separa de los receptores.