Seminario 2 membrana plasmática | Ejercicios de Citología

MEMBRANA PLASMÁTICA

1.- Términos: -Anfifílico (anfipático): Propiedad de los lípidos de membrana por la cual poseen un

extremo hidrofóbico (que rehuye el agua) o apolar y un extremo hidrofílico (que se siente atraído

por el agua) o polar.

-Bicapa lipídica: Estructura básica de las membranas celulares formada por dos capas de lípidos

que se ensamblan espontáneamente a causa de la propiedad anfifílica; dirigiendo los extremos

polares hacia afuera en contacto con el medio intra/extracelular y los extremos apolares hacia el

interior del ensamblado.

-Colesterol: Molécula lipídica perteneciente a los esteroles, de estructura anular rígida con una

cabeza polar y una cadena apolar. Es un componente de las membranas plasmática de las células

animales. Se orienta en la bicapa con su cabeza polar cerca de los grupos polares de los lípidos.

-Fosfolípido: Lípido de membrana más abundante. Tiene una cabeza polar y dos colas

hidrocarbonadas hidrofóbicas que suelen ser ácidos grasos de diferente longitud. Una de estas

colas presenta típicamente dobles enlaces (cis=insaturaciones) y la otra no (saturada).

*cada doble enlace cis genera una curvatura en la cadena que junto a las diferentes longitudes son importantísimas

ya que afectan en la forma en la que se empaquetan los fosfolípidos unos con otros determinando la fluidez de la

membrana

-Fosfoglicérido: Principal fosfolípido de la mayoría de las membranas celulares. Tiene como

esqueleto glicerol que tiene tres átomos de carbono. Dos de estos carbonos están enlazados

mediante enlace éster a dos ácidos grasos de cadena larga y el tercero está unido al grupo fosfato

que a su vez se une a un grupo de cabeza polar del lípido.

-Glucolípido: Molécula lipídica que contiene azúcares. Responsables de la mayor asimetría en

cuanto a su distribución en las membranas plasmáticas dado que solo se encuentran en la

monocapa no citosólica.

-Gangliósido: Glucolípidos más complejos. Contienen oligosacáridos con uno o más residuos de

ácido siálico, lo que les proporciona una carga neta negativa.

-Cerebrósido: glucolípidos que componen la membrana de las células nerviosas y musculares.

Principalmente se encuentran rodeando la vaina de mielina de las c. nerviosas.

-Gota lipídica: Lugares donde se almacena el exceso de lípidos, desde donde se pueden recuperar

para la síntesis de membranas o como fuentes de energía.

-Liposoma: Bicapas producidas en forma de vesículas esféricas, generada a partir de una

suspensión acuosa de moléculas de fosfolípidos.

-Dominios de membrana: Regiones específicas de la bicapa lipídica continua donde se concentran

lípidos y proteínas específicas. Pueden estar formados por los filamentos del citoesqueleto.

-Balsas lipídicas (microdominios de membrana): Regiones de la membrana plasmática que se

ensamblan transitoriamente para formar dominios especializados. Suelen estar enriquecidas con

esfingolípidos, colesterol y proteínas.

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MEMBRANA PLASMÁTICA

1.- Términos: -Anfifílico (anfipático) : Propiedad de los lípidos de membrana por la cual poseen un extremo hidrofóbico (que rehuye el agua) o apolar y un extremo hidrofílico (que se siente atraído por el agua) o polar. -Bicapa lipídica: Estructura básica de las membranas celulares formada por dos capas de lípidos que se ensamblan espontáneamente a causa de la propiedad anfifílica; dirigiendo los extremos polares hacia afuera en contacto con el medio intra/extracelular y los extremos apolares hacia el interior del ensamblado. -Colesterol: Molécula lipídica perteneciente a los esteroles, de estructura anular rígida con una cabeza polar y una cadena apolar. Es un componente de las membranas plasmática de las células animales. Se orienta en la bicapa con su cabeza polar cerca de los grupos polares de los lípidos. -Fosfolípido: Lípido de membrana más abundante. Tiene una cabeza polar y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas que suelen ser ácidos grasos de diferente longitud. Una de estas colas presenta típicamente dobles enlaces (cis=insaturaciones) y la otra no (saturada). *cada doble enlace cis genera una curvatura en la cadena que junto a las diferentes longitudes son importantísimas ya que afectan en la forma en la que se empaquetan los fosfolípidos unos con otros determinando la fluidez de la membrana -Fosfoglicérido: Principal fosfolípido de la mayoría de las membranas celulares. Tiene como esqueleto glicerol que tiene tres átomos de carbono. Dos de estos carbonos están enlazados mediante enlace éster a dos ácidos grasos de cadena larga y el tercero está unido al grupo fosfato que a su vez se une a un grupo de cabeza polar del lípido. -Glucolípido: Molécula lipídica que contiene azúcares. Responsables de la mayor asimetría en cuanto a su distribución en las membranas plasmáticas dado que solo se encuentran en la monocapa no citosólica. -Gangliósido: Glucolípidos más complejos. Contienen oligosacáridos con uno o más residuos de ácido siálico, lo que les proporciona una carga neta negativa. -Cerebrósido: glucolípidos que componen la membrana de las células nerviosas y musculares. Principalmente se encuentran rodeando la vaina de mielina de las c. nerviosas. -Gota lipídica: Lugares donde se almacena el exceso de lípidos, desde donde se pueden recuperar para la síntesis de membranas o como fuentes de energía. -Liposoma: Bicapas producidas en forma de vesículas esféricas, generada a partir de una suspensión acuosa de moléculas de fosfolípidos. -Dominios de membrana: Regiones específicas de la bicapa lipídica continua donde se concentran lípidos y proteínas específicas. Pueden estar formados por los filamentos del citoesqueleto. -Balsas lipídicas (microdominios de membrana): Regiones de la membrana plasmática que se ensamblan transitoriamente para formar dominios especializados. Suelen estar enriquecidas con esfingolípidos, colesterol y proteínas.

-Anclaje de fosfatidilinositol: El fosfatidilinositol es un componente lipídico de la membrana celular que sirve, entre otras cosas, como sustrato para el anclaje de proteínas a la cara no citosólica. Al unirse un oligosacárido, se produce el anclaje GPI (glicofosfatidilinositol) precursor de la unión de la proteína. -Córtex: Red de citoesqueleto que se encuentra en la mayoría de las células de nuestro cuerpo. Rica en filamentos de actina que se unen a la membrana plasmática de muchas formas. -Detergente: Pequeñas moléculas anfipáticas que presentan estructuras muy variadas y son más solubles en agua que los lípidos. *El extremo polar de estas moléculas puede estar cargado o no. -Espectrina: Proteína. Principal componente del citoesqueleto de los eritrocitos (glóbulos rojos de la sangre). -Proteína transmembrana: Proteínas que atraviesan la bicapa lipídica y que poseen carácter anfipático. Las regiones hidrófobas se sitúan en el interior de la bicapa lipídica y las regiones hidrófilas se hallan expuestas al medio acuoso de ambos lados de la membrana. *Pueden atravesarla en forma de una sola hélice α, varias hélices α, o en forma de lámina β enrrollada (barril β). -Proteína integral de membrana: Conjunto de proteínas que se insertan en el corazón hidrofóbico de la bicapa lipídica; pertecen a este grupo las proteínas transmembrana y otras proteínas unidas a la bicapa por ác. grasos o por regiones polipeptídicas hidrofóbicas. -Proteína periférica de membrana: Proteínas unidas a una u otra cara de la membrana mediante interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana y que pueden ser liberadas mediante procedimientos de extracción suaves. -Porina: Proteína (forma de barril β) formadora de poro que generan canales en la membrana externa de bacterias, mitocondrias y cloroplastos permitiendo que pequeñas moléculas hidrofílicas atraviesen la bicapa lipídica de la membrana externa bacteriana. -Lectina: Porteínas que se unen a carbohidratos y que pueden ser marcadas con una tinción fluorescente u otro marcador visible. -Glicocálix: Manto de carbohidratos que recubre la superficie de la célula y que está constituído por los oligosacáridos de los glicolípidos y de las glicoproteínas transmenbrana.

2. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? Fundamente las respuestas: A.- Aunque los fosfolípidos son libres de difundir en el plano de la bicapa no pueden pasar a la otra capa de la membrana a menos que una enzima catalice este movimiento. Ocurre muy raramente mediante movimientos flip-flop del propio lípido. Lo más normal es que la encima translocasa de fosfolípidos catalice el flipflop. Esto pasa porque la síntesis de fosfolípidos solo se produce en la membrana citosólica del RE; si no se produjera la migración a la otra capa, no se contruiría más bicapa lipídica. B.- Mientras todos los carbohidratos en la membrana plasmática están hacia la superficie externa de la célula, todos los carbohidratos de las membranas internas están hacia el citosol. Incorrecto. Los carbohidratos como los glucolípidos solo se sitúan en la monocapa no citosólica de la bicapa lipídica ya que la adición de azúcares a lípidos se produce en el lumen del Apto. De Golgi.

Problemas: 1.-Cuando se rompe una membrana lipídica, ¿por qué no se sella formando una hemimicela con los extremos rotos, como se muestra en la figura siguiente: La propiedad anfipática de los fosfolípidos es responsable de la unión espontánea de las bicapas, cuya función principal es separar el medio intracelular del extracelular mediante el autosellado. La ruptura de la membrana de una célula no puede formar micelas porque se cerrarían trozos de la membrana independientes dejando el medio intracelular expuesto. Esta característica de autosellado proviene directamente de la estructura química de un fosfolípido, que en medio acuoso tiene forma de cilindro y por tanto al unirse formará bicapa; sin embargo, otros lípidos como los formadores de micelas tienen estructura química de cono. 2.- La margarina está fabricada a base de aceites vegetales mediante un proceso químico. ¿Supone que este proceso transforma los ácidos grasos saturados en insaturados o viceversa? Ninguno. La margarina natural o ecológica es un alimento rico en grasas insaturadas porque proviene de vegetales más ricos en estos compuestos. Sin embargo, la margarina industrializada requiere un proceso de solidificación para mayores usos. En este proceso químico se transforman los dobles enlaces cis en trans. 3.- ¿Por qué las balsas lipídicas son más gruesas que otras partes de la bicapa? Como decía en la definición, suelen estar enriquecidas con esfingolípidos. Las cadenas hidrocarbonatadas de los esfingolípidos son más largas y más rectas que las de otros lípidos de membrana, lo que ocasiona que los dominios sean más gruesos. 4.- Prediga cuál de los siguientes organismos tendrá el mayor porcentaje de cadenas de ácidos grasos insaturados en sus membranas: a) el pez antártico b) la iguana del desierto c) el ser humano d) el oso polar e) una bacteria termófila Pienso que es A porque la temperatura de este individuo fluctúa en mayor medida con el entorno que la de los demás. Por lo tanto, las células controlarán la composición de los ácidos grasos de la membrana manteniendo una fluidez constante. Las células sintetizarán ácidos grasos con más dobles enlaces cis, de manera que evitan la pérdida de fluidez por efecto de la disminución de la temperatura. El ser humano y el Oso son individuos con grandes porcentajes de colesterol. Este lípido disminuye la mobilidad de los primeros compuestos de las cadenas hidrocarbonatadas de las moléculas de fosfolípidos provocando que la bicapa lipídica sea menos deformable en esa región.

También impiden que las cadenas hidrocarbonatadas se junten y cristalicen (por una posible disminución de la temperatura). La iguana y la bacteria termófila deberán tener muchos ácidos grasos saturados para soportar las altas temperaturas ya que las grasas saturadas tienen un poder calorífico (necesitán mayor energía para romper los enlaces) más alto que las insaturadas.

5. Los detergentes son moléculas anfifílicas que tienden a formar micelas en agua. Observe la estructura del SDS y del Triton X-100 en la figura siguiente y explique por qué las porciones negras son hidrofóbicas y las grises hidrofílicas. No comprendo esta pregunta. Es posible que haya un error de planteamiento y aún así sopesándolo, existe un error explicativo en el libro. 6.- ¿Cuál de las distribuciones de proteínas de membrana que se muestran en la figura se encuentran en las membranas biológicas?

10.- Está estudiando la unión de proteínas a la cara citoplasmática de células en cultivo y ha encontrado un método que da un buen rendimiento de vesículas invertidas de membrana plasmática. Desafortunadamente, las preparaciones están contaminadas con vesículas no invertidas. Para evitar este problema, un amigo sugiere que pase las vesículas a través de la una columna de afinidad que contenga una lectina unida a bolas sólidas. ¿En qué se basa la sugerencia de su amigo? Vesícula invertida: Con la cara de la membrana plasmática, que al inicio era la interna, ahora hacia el exterior. La lectina se unirá a los carbohidratos de las vesículas invertidas dado que están en el exterior. Supongo que el término "bolas sólidas" hace referencia a algún catalizador que hará que las lectinas unidas a los carbohidratos de las vesículas invertidas se queden atrapadas; y las vesículas no invertidas (cuyos carbohidratos se encuentran en el interior) cruzarán la columna sin reaccionar; permitiendo la segregación. 11.- Separa los componentes de una membrana y permite que vuelvan a ensamblarse espontáneamente en un tubo de ensayo. ¿Qué diferencia importante hay entre la membrana original y la ensamblada en el tubo de ensayo? ¿A qué se debe esa diferencia? Los lípidos se ensamblarán espontáneamente pero las proteínas tendrán que sintetizarse de nuevo en sus respectivos orgánulos dado que lo más probable es que se precipiten. En cuanto a los glícidos algunos se podrán unir poco a poco y otros deberán sintetizarse en el apto. de Golgi y salir en las vesículas. Al reorganizarse los componentes de membrana se pierde la asimetría original.

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