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Membrana plasmática y estructura, Apuntes de Biología

Diapositivas de la membrana plasmática, también llamada membrana celular, se encuentra en todas las células y separa el interior de la célula del ambiente exterior. En bacterias y en células de plantas, hay también una pared celular que se une a la membrana plasmática en la superficie exterior.

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 20/04/2023

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5/10/2022
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La membrana plasmática:
estructura y función
Dr. Pedro Coila A.
La membrana plasmática
Separa el contenido interno de una célula de su entorno externo.
Todas las membranas celulares, incluida la membrana plasmática, son delgadas (de
5 a 10 nm) y algo fluidas (5000 a 10000 membranas apiladas para igualar el grosor
de una hoja de papel)
Son muy dinámicas en su rol de mantener el medio interno diferente a su entorno.
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¡Descarga Membrana plasmática y estructura y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!

La membrana plasmática:

estructura y función

Dr. Pedro Coila A.

La membrana plasmática

▪ Separa el contenido interno de una célula de su entorno externo.

▪ Todas las membranas celulares, incluida la membrana plasmática, son delgadas (de

5 a 10 nm) y algo fluidas (5000 a 10000 membranas apiladas para igualar el grosor

de una hoja de papel)

▪ Son muy dinámicas en su rol de mantener el medio interno diferente a su entorno.

Breve historia ▪ 1890 E. Overton → Descubrió que mientras más liposoluble era el soluto, con más rapidez entraba a las células. Concluyó que el poder de disolución de la “capa” externa de la célula se parecía a un aceite graso. ▪ 1917 I. Langmuir fabricó membranas artificiales. monocapa de lípidos en la superficie del agua. Las cabezas polares interactuaron con el agua y las colas no polares se proyectaron en el aire. ▪ 1925, E. Gorter y F. Grendel → Primera propuesta de que las membranas eran una bicapa lipídica. También sugirieron que los grupos polares de cada capa molecular estaban dirigidos hacia el agua. Breve historia ▪ Entre 1920 y 1930 fisiólogos → se descubrió que la solubilidad en lípidos no era el único factor que determina si una sustancia puede penetrar o no la membrana plasmática → las membranas, además de la bicapa lipídica, debían tener otros componentes ▪ En 1935, H. Davson y J. Danielli propusieron el modelo de Sándwich: bicapa lipídica recubierta en sus dos superficies por una capa de proteínas globulares. ▪ En los años 1950 sugirieron que además de las capas externa e interna de proteínas, la bicapa lipídica también estaba cruzada por poros recubiertos con proteína, los cuales podían ser conductos por los cuales los solutos polares e iones entraban y salían de la célula.

Funciones de las membranas celulares ▪ A pesar de su delgadez, las membranas son estructuras muy dinámicas que mantienen de manera efectiva la separación entre una célula y su entorno. ▪ Las membranas llevan a cabo muchas actividades celulares vitales: ▪ Captación selectiva y exportación de iones y moléculas. ▪ Compartimentación celular ▪ clasificación de proteínas ▪ Anclaje del citoesqueleto ▪ Producción de intermediarios energéticos como ATP y NADPH ▪ Señalización celular ▪ División celular y nuclear ▪ Adhesión de las células entre sí y a la matriz extracelular Funciones generales de la MP Barrera con permeabilidad selectiva. ▪ Evitan el intercambio irrestricto de moléculas de un lado al otro. Compartimentalización. ▪ Permite que cada compartimiento tenga un contenido muy distintos →. actividades bioquímicas especializadas sin interferencia externa y su regulación independiente. ▪ Las membranas son continuas, sin interrupciones y siempre rodean compartimientos.

Funciones generales de la MP Transporte de solutos. ▪ Permite el transporte físico de sustancias de un lado a otro de la membrana. ▪ Permite que una célula acumule sustancias (azúcares y AA) necesarios para construir sus macromoléculas. ▪ Transporta iones específicos, con lo que establece gradientes iónicos. Ej. neuronas Transducción de señales (respuesta a señales externas) ▪ Contienen receptores que se combinan con moléculas específicas (ligandos) ▪ Cada tipo de célula cuentan con distintos receptores, por lo que son capaces de reconocer y responder a diferentes ligandos en su ambiente. ▪ La señal puede estimular o inhibir actividades internas. P. ej, degradación de glucógeno, división celular, liberación de Ca de sus reservas para que cometa suicidio (apoptosis), etc.. Funciones generales de la MP Interacción celular. ▪ Media las interacciones entre una célula y sus vecinas. ▪ Permite que las células se reconozcan y se envíen señales unas a otras, que se adhieran cuando sea adecuado, y que intercambien materiales e información. Transducción de energía. ▪ Participan en la transducción energética. Ej. En la fotosíntesis, los pigmentos unidos a la membrana absorben la energía de la luz solar, la convierten en energía química y la almacenan en carbohidratos. ▪ Las membranas también participan en la transferencia de energía química de los carbohidratos y grasas al ATP. En las eucariotas, la maquinaria para estas conversiones energéticas está dentro de las membranas de los cloroplastos y las mitocondrias.

Composición química de las membranas ▪ LIPIDOS DE MEMBRANA ▪ Las membranas contienen una gran diversidad de lípidos, todos los cuales son anfipáticos. ▪ Hay tres tipos principales de lípidos de membrana: ▪ fosfoglicéridos, ▪ esfingolípidos y ▪ colesterol. ▪ PROTEINAS DE MEMBRANA ▪ Proteínas periféricas ▪ Proteínas integrales ▪ Proteínas de anclaje ▪ CARBOHIDRATOS DE MEMBRANA ▪ Oligosacáridos Lípidos de membrana Anfipáticos

Lípidos de membrana: fosfolípidos (fosfoglicéridos) ▪ Son los principales componentes de las membranas. ▪ El grupo adicional unido con el fosfato, puede ser colina (PC), etanolamina (PE), serina (PS) o inositol (PI). ▪ Todos estos grupos son hidrófilos junto con el fosfato de carga negativa forman la “cabeza” (dominio muy hidrosoluble). ▪ Las “colas” son HC no ramificados, hidrófobos, de 16 a 22 C. ▪ Los AG pueden ser saturados o insaturados (1 o más =). A menudo contienen una insaturada y otra saturada. ▪ Una mb contiene miles de FL Lípidos de membrana: esfingolípidos ▪ A la esfingosina se le une AG → ceramida ▪ A la ceramida se pueden unir: ▪ Fosforilcolina → esfingomielina ▪ Un carbohidrato → glucolípido. Si es un: ▪ azúcar simple → cerebrósido ▪ grupo pequeño de azúcares → gangliósido. ▪ El SN es muy rico en glucolípidos. ▪ Los humanos que no son capaces de sintetizar el gangliósido GM3 → enfermedad neurológica caracterizada por convulsiones graves y ceguera. ▪ Las toxinas que causan cólera y botulismo entran a la célula blanco mediante la unión con gangliósidos, al igual que el virus de la influenza.

Lípidos de membrana Una característica importante de la bicapa lipídica es su capacidad para ensamblarse por sí misma. Los liposomas Lípidos de membrana

30,000 rpm

La naturaleza e importancia de la bicapa lipídica ▪ Cada tipo de membrana tiene su propia composición lipídica que difiere entre sí por: ▪ Los tipos de lípidos, ▪ La naturaleza de los grupos cabeza y ▪ Las especies de AG. ▪ Además de la función estructural de los lípidos, tienen otras funciones importantes: ▪ La composición lipídica determina el estado físico de la membrana e influye en la actividad de las proteínas. ▪ Aportan los precursores para los mensajeros químicos que regulan la función celular. Altas^ temperaturas:

  • Colas mas largas
  • Pocos dobles enlaces Bajas temperatura:
    • [Insaturados]
    • Colas cortas o medianas La asimetría de los lípidos de la membrana ▪ Las dos capas de lípidos tienen diferente composición lipídica. ▪ .En consecuencia, la bicapa lipídica puede considerarse como formada por dos capas individuales independientes, más o menos estables, que tienen propiedades físicas y químicas distintas. Distribución asimétrica de fosfolípidos (y colesterol) en la membrana plasmática de los eritrocitos humanos. (SM, esfingomielina; PC, fosfatidilcolina; PS, fosfatidilserina; PE, fosfatidiletanolamina; PI, fosfatidilinositol; Cl, colesterol.)

Carbohidratos de la membrana ▪ Presente en MP de las células eucariotas. ▪ Se encuentran como OS cortos, hidrófilos y ramificados, casi siempre con menos de 15 MS por cadena ▪ Oscila entre 2 y 10%. Pero varía según especie y tipo celular ▪ Más del 90% de los CH se unen covalentemente a las proteínas → glucoproteínas; el resto con lípidos → glucolípidos. ▪ Todos se orientan hacia el espacio extracelular. ▪ Los OS se unen a los AA por dos tipos principales de enlaces. Glicosilación de proteínas de membrana ▪ Glicosilación = unión covalente de un CH a un lípido o proteína → glicolípido o glicoproteína. ▪ Estos complejos tienen estructuras bien definidas por lo que: ▪ Sirven como señales de reconocimiento para otras proteínas celulares. ▪ Intervienen en la migración celular. ▪ Función protectora. El glucocálix (capa de azúcar) es una cubierta celular que protege a la célula del daño mecánico y físico. Protege de las duras condiciones del entorno extracelular y de la degradación por las proteasas extracelulares This figure shows a lymphocyte

Carbohidratos de la membrana ▪ Entre otras funciones de los CH: ▪ Son los mediadores de las interacciones de una célula con su ambiente. ▪ En los GR determinan el tipo sanguíneo de una persona (A, B, AB u O). P.ej. ▪ Una persona tipo A tiene N-acetilgalactosamina ▪ El tipo B galactosa ▪ El tipo AB tiene gangliósidos con ambas estructuras, A y B. ▪ Los de tipo O carecen de ambas ▪ Son enzimas las que colocan los azúcares.. Estas dos enzimas están codificadas por versiones distintas del mismo gen. ▪ La función de los antígenos de grupo sanguíneo ABO es aún un misterio. Antígenos de grupo sanguíneo (gangliósidos) Carbohidratos de la membrana

Proteínas de la membrana: Clases ▪ Según su relación con la bicapa lipídica, son tres clases:

  1. Proteínas integrales.
  2. Proteínas periféricas covalentes.
  3. Proteínas ancladas al lípido que se localizan fuera de la bicapa, en la superficie extracelular o citoplásmica, pero que tienen enlaces covalentes con una molécula de lípido que se encuentra dentro de la bicapa. 1. Proteínas integrales ▪ Son transmembrana (cruzan por completo la bicapa lipídica) por lo que tienen dominios que sobresalen por los lados extracelular y citoplásmico de la membrana. Los estudios de secuenciación del genoma indican que constituyen 20 a 30% de todas las proteínas codificadas. ▪ Funciones:
  • receptores de membrana. Se unen con sustancias específicas
  • conductos o transportadores (translocadores) participantes en el desplazamiento de solutos a través de la membrana.
  • Intervienen en la transferencia de electrones durante los procesos de fotosíntesis y respiración. ▪ No son fijas, sino pueden moverse lateralmente.

1. Proteínas integrales Dominio transmembrana de la glucoforina 2. Proteínas periféricas ▪ Se sitúan completas fuera de la bicapa, ya sea en el lado citoplásmico o el extracelular, aunque se relacionan con la superficie de la membrana mediante enlaces no Están unidos a la mb por enlaces electrostáticos débiles.

Movimiento de la proteínas de membrana ▪ Las proteínas transmembrana pueden rotar y moverse lateralmente a lo largo del plano de una membrana. ▪ Como son más grandes que los lípidos, se mueven a un ritmo mucho más lento. ▪ Tampoco hacen flip-flop porque contienen regiones hidrofílicas. ▪ Las proteínas unidas al citoesqueleto tienen movimientos más restringidos al igual que las proteínas de membrana unidas a la matriz extracelular. Síntesis de los componentes de la membrana en células eucarióticas

Dr. Pedro Coila A.

Síntesis de fosfolípidos (en RE) ▪ 1ro: Activación de 2 AG (unión a la CoA) ▪ 2do: se unen a un glicerol-P y la molécula resultante se inserta en la hoja citosólica del RE. ▪ 3ro: el P se elimina del glicerol y luego una molécula polar ya unida al fosfato se une al glicerol. ▪ Las flippasas en la membrana del RE transfieren algunos de los lípidos recién creados a la otra hoja. ▪ Los lípidos producidos en la membrana del RE pueden transferirse a otras membranas mediante varios de mecanismos:

  1. lateralmente a la membrana nuclear,
  2. A través de vesículas al AG, lisosomas, vacuolas o membrana plasmática.
  3. A través de proteínas de intercambio de lípidos, que extraen un lípido de una membrana, se difunden a través de la célula e insertan el lípido en otra membrana.. Síntesis de proteínas transmembrana (en RE) ▪ La mayoría de las proteínas transmembrana contienen señales (secuencias) que las dirige a la membrana del RE. ▪ También contiene uno o más tramos (de 20 AA → hélices) hidrófobos que se convertirá en segmentos transmembrana. ▪ Después se elimina la secuencia señal → proteína de membrana con un solo segmento transmembrana. ▪ Desde el RE, las proteínas de membrana pueden transferirse a través de vesículas a otras regiones de la célula: Golgi, lisosomas, vacuolas o membrana plasmática.