Membrana plasmática y proteínas, Apuntes de Biología Celular

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BIOLOG

ÍA

CELUL

AR

10 sept 2014

Tema 1: Introducción a la BC

En la actualidad los seres vivos se clasifican fundamentalmente en tres grupos.

1. (^) Bacteria (procariotas con pared)
2. Archaea (pared de diferente composición)
3. Eukarya (solo las células vegetales tienen pared de celulosa)

Las células eucariotas proceden de la teoría endosimbiotica. En la inclusión de la celula que dio origen a la mitocondria la bacteria fue purpúrea, mientras que en las que dio origen a los cloroplastos fue una bact fotosintética.

Esto ha provocado que cada celula pueda producir unas funciones concretas y se asocien en tejidos, pueden por tanto especializarse y organizarse.

En base a esas diferencias estudiaremos todas las partes de la célula eucariota.

Tema 2: Membranas celulares:

Una membrana está constituida por una bicapa lipídica con proteínas embebidas en ella.

Hay que tener en cuenta que hay características de las membranas exclusivas de la membrana o un orgánulo pero hay otras comunes, como ciertos componentes.

Cuando hablamos de orgánulos de doble membrana, tenemos dos Bicapas, esto es, cuatro monocapas de fosfolípidos separadas por un espacio. En cualquier orgánulo, la monocapa interna es la que da al citosol, también en el plasmalema.

En general tienen distintos tipos de funciones:

Entre los fosfolípidos más importantes tenemos:

1. Ác. Fosfatídico (unido al fosfato hay un H)
2. Fosfatidiletanolamina
3. Fosfatidilcolina
4. Fosfatidilserina
5. Fosfatidilglicerol
6. Fosfatidilinositol

2 y 3 son neutros a pH7 mientras que el resto tiene carga negativa.

Dentro de los fosfolípidos hay dos grupos especiales, los plasmalógenos y la cardiolipina.

En el caso de los plasmalógenos, en el C1 del glicerol tienen enlaces tipo ETER en vez de eSter. Son abundantes en el cerebro, el corazón y testículos. Participan en rutas de señalización, en concreto en la ruta del ácido araquidónico (inflamación)

La cardiolipina se encuentra solo en la membrana interna de la mitocondria, y es sintetizada por ella.

ESFINGOLÍPIDOS:

Su estructura base es la esfingosina, un amino-alcohol que tiene en el C2 un ácido graso. EN el C1 hay una serie de sustiyuyentes que van a dar los diferentes nombres a los diferentes esfingolípidos.

1. Ceramida (actua en rutas de señalización) tiene un H como radical.
2. Esfingomielina (el radical es fosfocolina)
3. Cerebrósidos (el radical es la glucosa)
4. Globósidos (si el radical es un oligosacárido de dos, tres o cuatro)
5. Gangliósidos (si el radical es un oligosacárido complejo)

11.sept 2013

COLESTEROL:

Tambien es un compuesto anfipático como los fosfolípidos y los esfingolípidos.

En este caso la zona polar es el OH. Este grupo establece puentes de hidrogeno con un atomo de O del fosfolípido que tiene al lado.

Esto significa que los fosfolípidos y el colesterol en la membrana están en constante interacción. IMPORTANTE: el colesterol NO está suelto en la bicapa.

El tipo de lípidos que aparecen en las membranas varía según la membrana que analicemos. Cuando se estudian todos los componentes de las membranas se ve que todo lo que son las membranas del RE, Golgi y envoltura nuclear, mayoritariamente tienen fosfolípidos. Si observamos las membranas del compartimento endosomal (kind of lisosome) además de fosfolípidos encontramos una alta proporción de esfingolipidos y colesterol (que no es tan alto en el sistema de endomembranas)

Los procesos de apoptosis se basan en que una de las primeras ordenes sea hacer pasar la fosfatidilserina de la monocapa interna a la externa (gracias a las flipasas) para que los macrófagos reconozcan que esa célula se está muriendo y la digieran para evitar inflamación.

(Proteínas 2)

Hay tal cantidad de proteinas diferentes que no podemos estudiarlas de la misma forma que los lípidos.

Las estudiaremos:

1. Por su localización:

1.a. Integrales

1.b.Periféricas.

2. Por su función:

1.c. De anclaje

1.d.De reconocimiento de señales

1.e. Enzimas

1.f. De transporte

2.i. Carrier

2.ii. Canales iónicos

Dentro de una membrana, las propiedades físicas dependen de los lípidos, pero la función que desarrolla la membrana se debe a las proteinas que hay en ella.

PROTEÍNAS INTEGRALES:

Son aquellas que penetran en la bicapa. Todas tienen una estructuración común que consta de TRES dominios (zonas).

El dominio exterior es HIDROFÍLICO, extracelular.

El interior es también HIDROFÍLICO, en contacto con el medio acuoso del citosol.

En cualquiera de estos dos dominios se encuentran el grupo amino terminal y el carboxilo terminal. Pueden estar también ambos grupos en un solo sitio.

El dominio que interactua con la región hidrofóbica de la bicapa es más pequeño, de unos 20-30 aa, y sus aa son hidrofóbicos as well.

Los dominios transmembrana pueden ser de paso único (si SOLO pasan una vez por esa parte) o de paso múltiple si pasa varias veces por la zona interna de la bicapa)

Teniendo en cuenta los dominios, las proteinas integrales tienen un dominio transmembrana en alfa hélice o en lámina beta.

En el caso de las alfa hélice tenemos las bombas , las permeasas y los canales iónicos.

Las proteinas estructuradas en lámina beta son las que forman las porinas (memb externa de las mitocondrias, de los cloroplastos y de las bact)

PROTEÍNAS PERIFÉRICAS:

Están unidas a otros componentes de membrana, ya sean las cabezas polares de los lípidos (OJO, NO SON LAS PROTEINAS ANCLADAS A LÍPIDOS) u otras proteínas (como prot integrales por ej) de forma no covalente. No reaccionan con la región hidrofóbica de la membrana. Las encontramos en ambas capas de la membrana. Estas uniones sirven para anclar el citoesqueleto a la membrana, como mecanismos de adhesión entre células y como adhesión a determinadas enzimas.

16. sept 2013

PROTEÍNAS ANCLADAS A LÍPIDOS:

Se unen a los lípidos de la bicapa de forma covalente.

[…]

17.sept.2013.

El glicocalix esta cubierto por glicoproteínas, glicolipidos y proteoglicanos.

Glicoproteinas:

Llevan una serie de oligosacáridos N-ligados y O-ligados. Esta diferencia reside en la glicosidación en el retículo en el caso de los N-ligados o en el Golgi en el caso de los O-ligados.

Glicolípidos:

La función básica de un raft, es mantener unidas todas las proteinas necesarias para una determinada ruta de señalización.

Tema 3: transporte a través de membranas.

La bicapa lipídica presenta un interior hidrofóbico. Los grupos polares dan al medio acuoso, y debido a esta estructuración, esta bicapa debería ser impermeable a las moléculas hidrofílicas, por tanto los lípidos actúan como una barrera selectiva.

Si nos fijamos en la permeabilidad que tiene la bicapa lipídica hay que fijarse en dos procesos:

Difusión: Se produciría cuando hubiera moléculas que atravesasen la bicapa en cualquier sentido. Esto se da a favor de gradiente. Este proceso no hay que confundirlo con los procesos de ósmosis.

Ósmosis: En estos casos tenemos moléculas que NO pueden atravesar la membrana, por lo que la concentración se iguala mediante el movimiento de agua, a favor de gradiente de la concentración de agua en proporción.

Ambos dependen de una serie de factores como la solubilidad en lípidos (cuanto más soluble mejor pasa), el tamaño del sustrato (cuanto más pequeño mejor pasa), la composición de la propia bicapa (cuanto más colesterol, mas rígida y más difícil es pasar), el espesor de la membrana (cuanto más fina mas fácil)…

Cuando hablamos del gradiente de concentración hay que tener en cuenta el hecho de que las células presentan una concentración de iones que no es la misma dentro de la célula que en el medio externo. Con esto queremos decir que además del gradiente de concentración tenemos asociado un gradiente eléctrico. Encontramos un diferencial de potencial de - milivoltios.

18. sept. 2013

Los procesos de osmosis en las células tienen una importancia relativa porque las células en CN se encuentran en una solución isotónica del propio medio en el que viven. Sin embargo si las ponemos en una solución hipotónica (medio<cél) la tendencia es de entrada de agua, lo que provoca que la célula estalle. En el caso contrario (hipertónica: cel < medio) el agua tendería a salir de la célula y ésta se reduciría. Estas situaciones se llaman lisis y crenación respectivamente.

El agua entra y sale de las células por las acuaporinas.

En las membranas celulares hay proteínas que en algunas ocasiones participan en los procesos de transporte (puesto que necesitan la entrada y salida de iones, agua, moléculas grandes, o no liposolubles…)

Al hablar de la permeabilidad de la membrana, no se habla exclusivamente de la mp, también de las mitocondrias, peroxisomas, glioxisomas, RE, Golgi…

IMPORTANTE, las proteínas de transporte TAMBIÉN están en orgánulos intracelulares.

Mecanismos o proteínas de Transporte :

1. Pasivo: sin gasto de energía, a favor de gradiente.

1.a. Mecanismos de difusión facilitada mediante PERMEASAS o CARRIER

Las permeasas también pueden trabajar en transporte activo. En este caso pueden pasar dos solutos al mismo tiempo, en este caso se llaman mecanismos de COTRANSPORTE y corresponden al transporte activo secundario, en el que uno de los solutos va a favor de gradiente y el otro en contra de gradiente.

Dentro del cotransporte, podemos encontrar que los solutos pasen en el mismo sentido, por lo que será un transporte SIMPORTE, o en sentidos contrarios, lo que será un transporte ANTIPORTE.

*Ideas claras:

1. Uniporte
2. Cotransporte

2.a. Simporte

2.b.Antiporte

Dentro de las permeasas tenemos un tipo especial, las bombas impulsadas por ATP o ATPasas. Producen hidrólisis de ATP pero no todas, algunas lo sintetizan(ATPsintasas). Todas presentan dominios transmembrana en - hÉlice, y en la cara citosolica presentan una o más regiones de unión al ATP. Todas usan la hidrolisis de ATP como fuente de energía para pasar iones o moléculas en contra de gradiente. Todas ellas funcionan en transporte activo primario. Su clasificación se basa en su estructura y su forma de funcionar. IMPORT: La parte catalítica que actua como enzima está en en citosol.

1. (^) ATPasas

1.a. Tipo P : para que funcionen se tienen que fosforilar. Ej: Na+/k-. Estas bombas se tienen que fosforilar y defosforilar para continuar el ciclo.

1.b.Tipos F y V: Las F son las que encontramos en la membrana interna de la mitocondria (ATPsintetasa). Las de tipo V se encuentran en la membrana de los lisosomas y las vacuolas de las células vegetales.

1.c. Tipo ABC: Su nombre viene de ATP-Binding-Cassette. Son bombas que presentan dos lugares de unión al ATP.