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Membrana celular o Membrana plasmática
Las membranas biológicas
Son pequeñas y visibles sólo bajo microscopio electrónico
• Definen límites
• Regulan el paso de sustancias
• En células eucarióticas, además definen compartimentos y organelos
Funciones de las membranas biológicas
Tipos de membranas biológicas
• Proteicas: alta funcionalidad (membrana mitocondrial interna)
• Plasmática (células eucariontes)
• Mielínica (neuronas)
Las membranas biológicas son bicapas lipídicas
Presentan asimetría química y física
Ambiente acuoso
Ambiente acuoso
Cabeza polar hidrófila
Cola de ácidos grasos, No polar, hidrófoba
Cabeza polar hidrófila
Lípidos de la membrana plasmática• Fosfolípidos• Glucolípidos• Colesterol
• Función: Responsables de la fluidez
Proteínas de la membrana plasmática
• Integrales o de transmembrana:a) una hélice y b) una estructura globular
terciaria• Periféricas: localizadas en la
superficie externa de la membrana
• Función: transporte y comunicación
Glúcidos de las
membranas
• Localizados en región externa (Glucocálix)
• Función: Protección, reconocimiento y adhesión
Presenta diversas PROTEÍNAS embebidas en un marco de
FOSFOLÍPIDOS
EL MODELO DEL MOSAICO FLUIDO
Singer y Nicholson (1972)
MOSAICO denota una superficie hecha de pequeños fragmentos (puzzle)
MOSAICO FLUIDO
MOSAICO FLUIDO
FLUIDO: Tanto las proteínas como los lípidos pueden desplazarse
lateralmente.
Las membranas son estructuras asimétricas en cuanto a la
distribución fundamentalmente de los glúcidos (sólo se encuentran en
la cara externa).
¿CÓMO ENTRAN Y SALEN SUSTANCIAS DE LA CÉLULA?
Paso de moleculas y mecanismos de
transporte
Permeabilidad de
membrana
Proteínas transportador
as
Repasemos: DIFUSIÓN
Proceso espontáneo mediante el cual una sustancia se desplaza desde una región de concentración ALTA a una
región de MENOR concentración
Transporte pasivo: difusión simple
Transporta: sustancias pequeñas o solubles en lípidos (O2, CO2,
vitaminas).
Transporte pasivo: difusión simple
1) Los iones o moléculas pequeñas (color rojo) están DENTRO de la membrana (línea segmentada)
2) En la medida que pasa el tiempo, existe una difusión neta de iones hacia FUERA de la membrana, siguiendo el gradiente de mayor a menor concentración.
3) Cuando la concentración de iones es igual dentro y fuera de la membrana, la difusión cesa de ocurrir.
La DIFUSIÓN DE LAS MOLÉCULAS DE AGUA a través de una membrana
selectivamente permeable es un caso especial de transporte pasivo conocido
como ÓSMOSIS
Transporte de agua a través de una membrana biológica:
mediada por AQUAPORINAS
AQUAPORINA
Permeabilidad de las membranas biológicas
• Propiedad de las membranas que permite que determinados compuestos puedan atravesarlas.
• Las MB poseen PERMEABILIDAD SELECTIVA.
• La célula juega un papel activo y esencial en el paso de moléculas a través de sus membranas.
• Muchas de las moléculas que atraviesan las membranas, en realidad, SON TRANSPORTADAS a través de ellas.
Proteínas transportadoras• Se encuentran en la membrana plasmática o en la membrana que rodea a los organelos
• Son altamente selectivas
• La estructura de la proteína determina las moléculas a transportarLas proteínas trasportadoras se unen
al soluto y sufren CAMBIOS CONFORMACIONALES al transferir el soluto al otro lado de la membrana
Ejemplo de proteína
transportadora
Factores que inciden en la permeabilidad de la membrana
plasmática
Solubilidad en los lípidos
Tamaño Carga
La permeabilidad de la membrana depende de varios factores
relacionados con las propiedades físico-químicas de la sustancia:
Solubilidad en los lípidos
Las sustancias que se disuelven en los lípidos (moléculas hidrófobas, no polares) PASAN CON FACILIDAD
la membrana está compuesta en su mayor parte por fosfolípidos
Tamaño
la mayor parte de las moléculas de gran tamaño no pasan a través de
la membrana.
Sólo un pequeño número de moléculas NO POLARES, DE PEQUEÑO TAMAÑO, pueden
atravesar la capa de fosfolípidos
Carga
En condiciones normales, las moléculas cargadas y los iones NO
PUEDEN PASAR a través de la membrana.
Sin embargo, algunas sustancias cargadas pueden pasar por los canales
proteicos o con la ayuda de una PROTEÍNA TRANSPORTADORA.
MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE
LAS MEMBRANAS: MOLÉCULAS DE BAJA MASA
MOLECULAR
Transporte pasivo y transporte activo
Cuando una de estas proteínas hace posible que una sustancia se mueva a
FAVOR DEL GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN
DIFUSIÓN FACILITADA
La proteína NO se une al soluto, sino que forma POROS HIDROFÍLICOS que atraviesan la membrana permitiendo exclusivamente el pasaje de iones (canales iónicos)
El tipo de ión se selecciona de acuerdo al TAMAÑO y a la CARGA
Transporte pasivo: difusión facilitada por canal proteico
El canal actúa como un poro pasivo. Las moléculas se acercan a este poro por
difusión pasiva y difunden a través de él.
EL TRANSPORTE MÁS SIMPLE
TRANSPORTE UNIPORTE
Un soluto en particular se mueve directamente a través de la membrana en
una dirección
TRANSPORTE SIMPORTE
2 solutos diferentes se mueven a través de la membrana, simultáneamente y en el mismo
sentido
Por lo general, un gradiente de concentración que involucra a uno de los solutos
transportados impulsa el transporte del otro
Ejemplo: Un gradiente de concentración de iones Na+ frecuentemente impulsa el
cotransporte de moléculas de glucosa
TRANSPORTE SIMPORTE
2 solutos DIFERENTES se mueven a través de la membrana,
simultáneamente o secuencialmente, en sentido OPUESTO
TRANSPORTE ANTIPORTE
Transporte pasivo: difusión facilitada por PROTEÍNAS
TRANSPORTADORAS
• Algunas proteínas no se extienden a través de la membrana.
• Toman la molécula en un lado de la membrana y la depositan en el lado opuesto.
Transporte activo: Bomba de sodio-potasio
Algunas proteínas usan energía almacenada en el ATP del interior celular para incorporar moléculas
DESDE UNA REGIÓN DE BAJA CONCENTRACIÓN HACIA UNA DE ALTA CONCENTRACIÓN (i.e., a la inversa de
un proceso de difusión)
La bomba sodio-potasio usa la energía de un grupo fosfato presente en el ATP (rojo) intercambia átomos de sodio y potasio
MECANISMOS DE TRANSPORTE A TRAVÉS DE
LAS MEMBRANAS: MOLÉCULAS DE ALTA MASA
MOLECULAR
ingestión de MICROORGANISMOS Y RESTOS CELULARES mediante grandes vesículas (e.g., en la alimentación de
la amoeba)
Endocitosis: Fagocitosis
ingestión de LÍQUIDOS Y PARTÍCULAS EN DISOLUCIÓN
mediante pequeñas vesículas.
Endocitosis: Pinocitosis
Endocitosis mediada por un receptor
Permite que una sustancia atraviese todo el citoplasma
celular.Ocurre en las células
endoteliales de los capilares sanguíneos.
Permite que diferentes sustancias sean transportadas
desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean a los
capilares
Exocitosis• macromoléculas contenidas en
vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática y luego son eliminadas al medio externo.
• La membrana de la vesícula se FUSIONA con la membrana plasmática.
• En este proceso se eliminan tanto los resultados de la síntesis como desechos celulares.
Exocitosis
1. Terminal nervioso 2. Vaina de mielina 3. Citoesqueleto 4. Vesículas sinápticas inmaduras 5. Vesículas sinápticas maduras (aptas para la
exocitosis) 6. Vesículas sináptica en exocitosis 7. Neurotransmisor 8. Espacio sináptico 9. Membrana presináptica 10. Endosoma 11. Vesícula sináptica en recuperación con halo de
clatrina 12. Canales de calcio dependiente de voltaje 13. Filamento de actina del citoesqueleto al cual se
unen las vesículas cuando el terminal está en reposo
14. Vesículas ubicadas en el sitio activo 15. Sinaptobrevina 16. Sinaptotagmina 17. Sintaxina 18. Complejo SNARES 19. Activación de sinaptotagmina por calcio 20. Complejo calcio-sinaptotagmina cataliza la
fusión de la membrana vesicular con la del terminal
www.puc.cl/sw_educ/neurociencias/html/057.html
Transcitosis• Incluye endocitosis y exocitosis.
• Permite que una sustancia atraviese todo el citoplasma celular.
• Ocurre en las células endoteliales de los capilares sanguíneos, y permite que diferentes sustancias sean transportadas desde el medio sanguíneo hasta los tejidos que rodean a los capilares
Transcitosis
