Teoria de la membrana1972- Singer y Nicholson propusieron el :Modelo del mosaico fluidoConsidera que la membrana es como un mosaico fluido en el que tiene una bicapa lipdica. Tanto las proteinas como los lpidos pueden desplazarse lateralmente. Los lpidos y las proteinas integrales se encuentran como en un mosaico. Las membranas son estructuras asimtricas en cuanto a la distribucin principalmente de los glcidos, que slo se encuentran en la cara externa

El modelo de mosaico fluido es, en biologa, un modelo de la estructura de la membrana plasmtica propuesto en 1972 por S. J. Singer y G. Nicolson gracias a los avances en microscopa electrnica y al desarrollo de tcnicas de criofractura.

Segn el modelo del mosaico fluido, las protenas (integrales o perifricas) seran como "icebergs" que navegaran en un mar de lpidos (fluido lipdico).

La fluidez de las bicapas lipdicas depende de su composicin lipdica y de la temperaturaTemperaturaLa presencia de colesterol disminuye la fluidez haciendo que las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolpidos se junten, compacten y cristalicen (mayor rigidez).Composicin LipdicaLos dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de la bicapa fosfolipdica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea ms difcilViscosoLquido

COLESTEROL Las molculas de colesterol se encuentran intercaladas entre los fosfolpidos, y su funcin principal es la de regular la fluidez de la bicapa inmovilizando las colas hidrofbicas prximas a la regiones polares

FLUIDEZ DE LA MEMBRANA La fluidez es la medida de la facilidad para fluir y describe la resistencia de los componentes de la membrana al movimiento.El mosaico de la membrana es fluido porque la mayora de las interacciones entre sus componentes son no covalentes, dejando libertad a las molculas de los lpidos y protenas para trasladarse lateralmente en plano de la membrana.

La fluidez depende: La composicin de los fosfolipidos: Longitud de la cadenas hidrocarbonadas.Presencia de instauraciones en las cadenas.

La cantidad de colesterol presente en la membrana

Modula la actividad de transportadores, canales y enzimas de membrana.

Permite a las membranas fusionarse y mezclar molculas.

Asegura la distribucin equitativa entre las clulas hijas despus de la divisin celular.

Facilita la distribucin de los lpidos y las protenas de membrana desde el sitio de insercin (posterior a la sntesis) a otras regiones.

Permite la rpida difusin de las protenas de la membrana dentro del plano de la monocapa y permite su interaccin.

Importancia de la fluidez de la membrana

MOVIMIENTOS DE LOS FOSFOLIPIDOS

Flip - Flop: pueden saltar de una monocapa a la otra; se produce poco por que requiere gran gasto de energa.

Difusin lateral: cambian de lugar con fosfolpidos vecinos, dentro de la misma monocapa unas 107 veces por segundo.

Rotacin: giran sobre su eje longitudinal con rapidez.

Flexin: Separacin y aproximacin de los extremos de las colas, por flexin de las cadenas carbonadas de los cidos grasos.

Flipasas, Flopasas y Escramblasas

Las flipasas o translocasas transfieren fosfatidilserina y fosfatidiletanolamina a lamonocapa interna, con gasto de ATP.

Las flopasas transfieren fosfatidilcolina y colesterol a la monocapa externa, con gastode ATP y actuando en el sentido inverso a las flipasas.

Las escramblasas distribuyen fosfolpidos en ambas monocapas sin selectividad y sondependientes de Ca++.Flipasas, Flopasas y Escramblasas

Transportadores de LpidosFlipasa Flopasa Escramblasa

Las membranas son estructuras asimtricas en cuanto a su composicin

La bicapa de lpidos est compuesta por dos capas sencillas independientes, ms o menos estables y con propiedades fsicas y qumicas diferentes.

Las balsas pueden servir de portal de entrada a varios patgenos y toxinas, como el virus de inmunodeficiencia 1 (HIV1).

BALSAS LIPDICAS-FUNCIN Fantini et al. 2002La membranas poseen regiones de mosaico fluido y zonas con microdominios transitorios o balsas lipdicas (lipid rafts).

Contienen esfingolpidos, colesterol y algunas protenas de membrana que se organizan en fases lquidas ordenadas.

Diagrama esquemtico de una balsa de lpido. Las balsas de lpido son un poco ms gruesas que el resto de la bicapa. Estn enriquecidas con esfingolpidos (p. ej., esfingomielina), glucoesfingolpidos (p. ej., el ganglisido GM1), fosfolpidos saturados, y colesterol. asimismo, contienen ciertas protenas enlazadas a GPI (hojuela externa).

Diagrama esquemtico de una cavola. Una cavola es una invaginacin en la membrana plasmtica. La protena caveolina parece tener importancia en la formacin de cavolas, y se encuentra como un dmero. Cada monmero de caveolina est fijo a la hojuela interna de la membrana plasmtica mediante tres molculas de palmitoilo (que no se muestran).

PERMEABILIDAD SELECTIVA DE LA MEMBRANA

Capacidad de la membrana de incorporar las sustancias necesarias para la clula y descartar los desechos celulares.Impide que algunas sustancias, como las protenas y los lpidos, entren a la clula.Permite el paso de azcares simples, oxgeno, agua y dixido de carbono.La Permeabilidad a travs de la membrana depende de factores:Solubilidad en los lpidos: Sustancias liposolubles (ej. molculas hidrfobas, no polares) penetran con facilidad la bicapa de fosfolpidos. Por otro lado el agua no pasa con facilidad.Tamao: Muchas molculas de gran tamao (glucosa, protenas, aminocidos, cidos nucleicos) no pasan a travs de la bicapa de fosfolpidos Carga: Molculas cargadas y los iones (k+, Mg+2, Ca+3, Cl-) no pueden pasar, en condiciones normales, a travs de la membrana. Permeabilidad Selectiva de las Membranas

TRANSPORTE A TRAVES DE LA MEMBRANA Permeabilidad relativa de una bicapa lipdica frente a diferentes clases de molculas.Los gases y las molculas hidrofbicas difunden rpidamente a travs de las bicapas.Las molculas pequeas no polares se disuelven fcilmente en las bicapas lipdicas y por lo tanto difunden con rapidez a travs de ellas. Las molculas polares sin carga si su tamano es suficientemente reducido tambien difunden rpidamente a travs de la bicapa.

Las protenas transmembranales atraviesan la membrana de un lado a otro.Este transporte es llevado a cabo por protenas transmembranales.Las protenas de membrana pueden rotar o difundir lateralmente (muy muy lentamente) en la membrana.Las clulas pueden confinar algunas protenas de membrana a regiones especficas.

No todas las protenas membranales atraviesan las membranas de lado a lado. Son protenas perifricas.Las protenas transmembranales tienen regiones hidrofbicas y otras hidroflicas.

Aquellas molculas que por su tamao o su polaridad no pueden atravesar la membrana, lo podran hacer a travs de transportadores.

Cuales son estos transportadores?Las protenas de membrana antes mencionadas

Las podemos clasificar en:

PROTEINAS DE CANAL O CANALES IONICOS

PROTEINAS CARRIERS O PERMEASAS

Canales InicosSon protenas integrales que forman conductos selectivos para algunos iones. Ej: Canales de Na+, K+, Ca++, Cl-

Los canales, a diferencia de los poros, son selectivos para cationes y aniones inorgnicos especficos.

PROTEINAS DE CANAL O CANALES IONICOSSon tuneles formados por una o ms protenas de membrana. La caracterstica es que crean un interior hidroflico, que permite el pasaje de iones . Son altamente selectivos, pues solo permiten el pasaje de una sola clase de iones (x ej. K+, Na+, etc.)

Canal de SodioEl estrecho canal permite el paso del Na+ unido a una sola molcula de agua, pero impide el paso de K+ o iones mayores.

Canal de PotasioEl canal de potasio contiene un filtro de selectividad formado por grupos carbonilo que revisten el poro. Los tomos electronegativos de oxgeno pueden sustituir la interaccin del in con las molculas de agua y dejan pasar al K+ deshidratado.

Tipos:

Dependientes de voltaje: se abren o cierran en respuesta al potencial de membrana.

Dependientes de ligando: se activan por la unin de un ligando al canal.

Ejemplo:El canal de Sodio sensible al voltajeDependientes de Voltaje

Molecular Biology of the Cell ( Garland Science 2008)Canal de Na+ Canal Inico dependiente de voltaje Con un estmulo se abre el canal de Na+, sodio ingresa a la clula Y Canal de K+ se abre, sale potasio

Diagrama esquemtico del canal de K+ activado por voltaje. Los sensores de voltaje se comportan como remos cargados que se mueven a travs del interior de la membrana. Cuatro sensores de voltaje (aqu slo se muestran dos) estn enlazados mecnicamente a la compuerta del canal. Cada sensor tiene cuatro cargas positivas aportadas por residuos arginina.(Modificada, con autorizacin, de Sigworth FJ: nature 2003;423:21. Copyright 2003. Macmillan publishers ltd.) McGraw-Hill Education LLCTodos los derechos reservados.

Ejemplo:El Receptor Nicotnico de AcetilcolinaDependientes de Ligando

Ejemplos: Gramicidina y Txina de la DifteriaSon protenas intrnsecas (integrales) de membrana que crean un orificio acuoso que permite el paso de molculas orgnicas e inorgnicas a travs de la membrana, en la direccin de menor concentracin. POROS

Los transportadores son protenas integrales de membrana que pueden transportar una especie molecular o in a favor de su gradiente de potencial:

Transportador simple o Uniporte. Cotransportadores o SimporteContratransportadores o AntiporteEjemplo de este ltimo: el contratransportador de Ca+2/Na+ en las membranas de clulas excitables

Transportadores

Tipos de TransportadoresUniportadores: Transportan un soluto en una direccin.

Cotransportadores:

Simportadores: Transportan dos solutos en la misma direccin.

Antiportadores: Transportan dos solutos en direcciones opuestas.

Representacin esquemtica de los tipos de sistemas de transporte. los transportadores pueden clasificarse respecto a la direccin del movimiento y al hecho de si una o ms molculas nicas se mueven. un uniporte tambin puede permitir el movimiento en la direccin opuesta, dependiendo de las concentraciones dentro y fuera de una clula de la molcula transportada. (Redibujada y reproducida, con autorizacin, de alberts B et al.: Molecular Biology of the Cell. Garland, 1983.)

Sustancias (en general ANTIBIOTICOS) que se incorporan a las membranas y aumentan la permeabilidad a ciertos ionesValinomicina (transportador movil)Gramicidina(formador de canales)IONOFOROS

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