La membrana plasmática, Apuntes de Biología

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BIOLOGIA (UV)

TEMA 2 BIOLOGIA

BIOLOGIA UV, FARMACIA 17-

TEMA 2 MEMBRANA PLASMÁTICA

Es una bicapa estructurada por los lípidos. Determinados lípidos se asocian entre sí para formar agrupaciones más densas denominadas balsas de lípidos, en la cuales se sitúan ciertas proteínas por afinidad eléctrica. El colesterol se localiza entre las cadenas de ácidos grasos, cerca de la zona hidrofílica ("cabezas" de los lípidos). Las proteínas integrales comunican el exterior (arriba) con el interior (abajo) de la célula. Los glúcidos se localizan en la parte extracelular formando el glucocálix. En este esquema no se muestran las interacciones con la matriz extracelular ni con las moléculas del citoesqueleto..

Principales tipos de proteínas transmembrana. Las hay con un solo cruce o con varios como algunos receptores. En ambos casos la secuencia o secuencias de aminoácidos localizadas entre las cadenas de ácidos grasos adoptan una conformación en alfa hélice. La aquaporina, un canal que cruza la membrana, posee secuencias de aminoácidos que se disponen en hebras β.

Principales formas de proteínas periféricas: aquellas asociadas a la superficie de la membrana y aquellas que se encuentran parcialmente integradas. De izquierda a derecha: proteínas que tienen una parte de su secuencia de aminoácidos inserta en una de las monocapas de la membrana; proteínas que interactúan con los dominios extramembrana de proteínas integrales; proteínas que interactúan eléctricamente con las cabezas de los lípidos; proteínas que están unidas covalentemente a azúcares de los glucolípidos y, por último, proteínas que tienen ácidos grasos unidos covalentemente, lo que les permite insertarse en la zona hidrófoba de la membrana.

TRANSPORTE POR MEMBRANA

El transporte a través de la membrana se puede dar de dos formas pasivo o activo. El TRANSPORTE PASIVO es a favor del gradiente de concentración (movimiento térmico). Este tipo de transporte puede ser mediante difusión (O 2 ,CO 2 ,hidrocarburos) o mediante difusión facilitada. En difución facilitada, a su vez, podemos encontrar canales proteicos como las acuaporinas (agua) o los iónicos transportadores (iones). Los canales iónicos pueden ser regulados de forma química (neurotransmisores) o eléctrica; también pueden no estar regulados, eneste caso están simpre abiertos. El transporte pasivo mediante proteínas transportadoras se realiza mediante cambios conformacionales que implican afinidad por el soluto. En la difusión simple cada soluto se mueve favor de su gradiente sin tener en cuenta otros solutos (crear gradientes es lo mismo que acumular energía)

Difusión de un soluto a través de una membrana. Cada una de las grandes flechas debajo del diagrama muestra la difusión neta de las moléculas del color correspondiente. La membrana tiene poros por los que pueden pasar las moléculas de colorante. El movimiento aleatorio de estas moléculas causará que algunas pasen a través de los poros, esto sucederá con mayor frecuencia en la cara que tiene más moléculas. El colorante se difunde desde donde está más concentrado hacia donde está menos (se denomina difusión a favor de un gradiente de concentración). Esto conduce a un equilibrio dinámico: las moléculas de soluto continúan atravesando la membrana, pero a iguales velocidades en ambas direcciones.

Difusión de dos solutos a través de una membrana. Cada una de las grandes flechas debajo del diagrama muestra la difusión neta de las moléculas del color correspondiente. Las soluciones de dos colorantes diferentes están separadas por una membrana permeable a ambos. Cada colorante difunde a favor de su propio gradiente de concentración. Habrá una difusión neta del colorante violeta hacia la izquierda, aunque la concentración total de solutos era inicialmente mayor del lado izquierdo.

Difusión facilitada por una proteína de membrana que forma un canal. A través de dicho canal pueden pasar moléculas de agua o de un soluto específico a favor de su gradiente de concentración

Difusión facilitada por una proteína de membrana que experimenta cambios conformacionales. Una proteína transportadora alterna entre dos conformaciones y desplaza al soluto a través de la membrana mientras la forma de la proteína se modifica. La proteína puede transportar al soluto en cualquier dirección, lo que resulta en un movimiento neto a favor del gradiente de concentración del soluto.

El TRANSPORTE ACTIVO es en contra del gradiente de concetración, está aclopado a la hidrólisis de ATP, a un gradiente iónico o a una cadena transportadora de electrones. El transporte activo se divide en transporte activo primario (TAP) y el transporte activo secundario (TAS). Dentro del transporte activo primario podemos encontrar las bombas como las de Na+/K+, Ca+ membranas reticulares) o la de H+^ y las cadenas transportadoras de electrones (mitocondria y cloroplastos) El transporte activo secundario está aclopado a un gradiente iónico o cotransporte)

La bomba de sodio potasio: un caso específico de transporte activo. Este tipo de transporte bombea iones en contra de gradientes de concentración: la concentración del ión sodio es elevada fuera de la célula y baja en su interior, mientras que la concentración del ión potasio es baja fuera de la célula y alta en su interior. La bomba oscila entre dos estados de conformación en un ciclo de bombeo que transloca tres iones sodio fuera de la célula por cada dos de potasio que bombea dentro. El ATP impulsa los cambios en la conformación fosforilando la proteína de transporte (es decir, transfiriendo un grupo fosfato a la proteína). 1-El Na entra a sus sitios activos de la proteínas. 2-En este estado conformacional inicial abierto al citoplasma hay tres sitios de unión que tienen gran afinidad por los iones Na. Se hidroliza un fosfato y se libera energía.El fosfato se une a la proteína y esta se fosforila. La energía liberada es utilizada para el cambio conformacional de la proteína que lleva asociado un cambio de afinidad y la proteína queda abierta al exterior. 3- Al haber un cambio de afinidad sale el Na. 4-Debido al cambio conformacional hay dos sitios de unión con gran afinidad con el K 5-Al desprenderse el fosfato se desprende energía utilizada para volver a la conformación nativa de la bomba) 6- El fosfato entra al interior

En transporte activo secundario la proteína transportadora tiene dos sitios de unión, uno para el ión motor (Na, K, H) y otros (solutos) que van en contra del gradiente (aminoácidos, glucosa, sacarosa). El TAS está asociado a un gradiente iónio que proviene del transporte activo primario.

Cotransporte: Transporte activo secundario impulsado por un gradiente de concentración. Una proteína transportadora especial, como este cotransportador de sacarosa-H+, es capaz de utilizar la difusión del H+ dentro de la célula a favor de su gradiente electroquímico para impulsar la captación de sacarosa. El gradiente de H+ se mantiene mediante una bomba de protones impulsada por ATP, que concentra H+ fuera de la célula y almacena, de esta manera, energía potencial que puede utilizarse para el transporte activo, en este caso, de sacarosa. Por esta razón, indirectamente, el ATP está proporcionando la energía necesaria para el transporte.

Ósmosis. Dos soluciones de azúcar de diferentes concentraciones están separadas por una membrana selectivamente permeable, a través de la cual puede pasar el solvente (agua) pero no el soluto (azúcar). Las moléculas de agua se desplazan de forma aleatoria y pueden pasar a través de los poros en cualquier dirección pero, en conjunto, el agua se difunde desde la solución con menor concentración del soluto a la solución con el soluto más concentrado. Este transporte de agua, u ósmosis, con el tiempo iguala las concentraciones de hidratos de carbono a ambos lados de la membrana.

Tonicidad: capacidad de la célula para que entre agua en ella. Viene determinada porl a presencia de solutos no penetranes.

Equilibrio acuoso en las células vivas. El modo en que reaccionan las células vivas a los cambios en la concentración de solutos en su medio depende de si tienen o no paredes celulares. (a) Las células animales, como este glóbulo rojo, no tienen paredes celulares. (b) Las células vegetales sí tienen (las flechas indican el movimiento neto del agua desde el momento inicial en que las células se colocaron en estas soluciones).

Síntesis de los componentes de la membrana y su orientación en la membrana resultante. La MP tiene dos lados, o caras, diferentes, la cara citoplasmática y la extracelular. La cara extracelular se origina a partir de la cara interna del RE, del aparato de Golgi y de las membranas de las vesículas.

1. Síntesis de proteínas y lípidos de membrana en el RE. Los H. de C. (verde) se unen a las proteínas (violeta) para formar glucoproteínas. Las porciones hidrocarbonadas pueden entonces ser modificadas.
2. Dentro del aparato de Golgi, las glucoproteínas experimentan nuevas modificaciones en los H. de C. , y los lípidos adquieren H. de C. y se transforman en glucolípidos.
3. Las proteínas transmembrana, los glucolípidos de membrana y las proteínas de secreción son transportadas en vesículas hacia la MP.
4. Allí, las vesículas se fusionan con la MP y se liberan las proteínas de secreción de la célula.