MEMBRANAS, COLESTEROL Y TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAMEMBRANA CELULAR MARINA VEGA

MEMBRANAS, COLESTEROL Y TRANSPORTE A TRAVÉS DE LAMEMBRANA CELULARMARINA VEGA

FUNCIONES Y CARACTERÍSTICA DE LA MEMBRANA CELULAR

Funciones de la membrana plasmática

• Conservar la integridad estructural de la célula, manteniendo separados los medios acuosos externo e interno.

• Regular el transporte de sustancias entre el interior y el exterior celular.

• Catalizar reacciones químicas mediante enzimas que son proteínas de membrana. • Interactuar con otras células.

• Recepción de estímulos externos mediante receptores específicos de moléculas (hormonas, neurotransmisores, antígenos...) y partículas (virus, lipoproteínas...). • Transducción de señales o conversión de una señal externa en una respuesta intracelular. Es función de receptores de membrana que efectúan el acoplamiento entre los estímulos externos y la respuesta de la célula.

• Conferir la identidad antigénica a las células

Algunas características: La composición lipídica y proteica de la monocapa interna de la membrana es diferente a la de la monocapa externa. Los oligosacáridos unidos a los lípidos y proteínas de membrana se disponen únicamente en la cara externa de la membrana donde constituyen un revestimiento protector implicado en el reconocimiento celular y de moléculas externas. Confiere a la célula su identidad antigénica.PROTEÍNAS DE MEMBRANA INTRÍNSECAS O INTEGRALES Fuertemente unidas a la bicapa lipídica por interacciones hidrofóbicas (solo pueden separarse con detergentes o disolventes orgánicos) Pueden atravesarla sobresaliendo hacia los medios acuosos externo e interno (transmembrana) o estar parcialmente incluídas en la bicapa. EXTRÍNSECAS O PERIFÉRICAS Localizadas fuera de la bicapa, unidas a lípidos o a proteínas. Son fácilmente extraíbles con métodos suaves

http://www.asturnatura.com/http://www.lourdes-luengo.org/actividades/6-4membrana.htm

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http://www.lourdes-luengo.org/actividades/6-4membrana.htm





COLESTEROL y membranas• EN LA MEMBRANA CELULAR SE ENCUENTRA ENTRE LOS FOSFOLÍPIDOS EN CANTIDADES

VARIABLES DE ACUERDO CON LA FUNCIÓN DE LA VESÍCULA O LA CÉLULA.

• EN LAS MEMEBRANAS DE LAS CÉLULAS DE LOS MAMÍFEROS REDUCE LA FLUIDEZ DE LA MISMA Y LA PERMEABILIDAD A ALGUNOS SOLUTOS.

• LA MEMBRANA CELULAR NO ENTRA COMPLETAMENTE EN NINGUNA DE LAS TRES CATEGORÍAS DE ESTADO DE LA MATERIA.

• LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA DEBE SER CUIDADOSAMENTE CONTROLADA YA QUE SI ES DEMASIADO FLUIDA NO PODRÁ CONTROLAR LAS SUSTANCIAS QUE ENTRAN Y SALEN PERO SI ES DEMASIADO RÍGIDA SE RESTRINGIRÁ LA ENTRADA Y SALIDA DE SUSTANCIAS.

• EL COLESTEROL INTERRUMPE LA LOS PAQUETES ORDENADOS QUE FORMAN LAS COLAS DE LOS ÁCIDOS GRASOS DE LAS MOLÉCULAS DE FOSFOLÍPIDOS, AL HACERLO EVITAN QUE SE CRISTALICEN Y LA MEMBRANA SE COMPORTE COMO UN SÓLIDO.

• EL COLESTEROL REDUCE LA PERMEABILIDAD A IONES Y PARTÍCULAS HIDROFÍLICAS TALES COMO EL SODIO Y EL HIDRÓGENO.

• DEBIDO A SU FORMA EL COLESTEROL ES RESPONSBLE DE LA CURVATURA DE LAS MEMBRANAS PERMITIENDO LA FORMACIÓN DE VESÍCULAS.

EL COLESTEROL ES UNA MOLÉCULA ANFIPÁTICA

PARTE HIDROFÍLICA

PARTE HIDROFÓBICA

Imagen extraída de : http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/140/html/sec_5.htm

COLESTEROL, ÁCIDOS GRASOS Y FLUIDEZ DE LA MEMBRANA

Imágenes extraídas de:

http://centros.edu.xunta.es/iesastelleiras/depart/bioxeo/lgazon/presen/bac2/bio/pdf/envcel.pdf




Colesterol y transporte

El colesterol, en los animales, puede ser sintetizado en el hígado, pero también ingresa en los alimentos al ingerir carne.

El hígado humano forma alrededor de 800 mg de colesterol diario.

´Los lípidos son insolubles y son transportados en el plasma (LIV) asociado con proteínas.

Las lipoproteínas son complejos compuestos de proteínas y lípidos que forma agregados liposolubles. Su función es transportar lípidos en medios acuosos como la sangre.

Una lipoproteína consiste de una parte apolar (triglicérido) y colesterol rodeado por una capa de fosfolípidos anfipáticos y una fracción proteica. Existen 4 grupos: quilomicrones, LDL, VLDL y HDL.

El HDL tiene mayor afinidad por el colesterol que el LDL, lo extraen del hígado y las placas ateroescleróticas y lo transportan al hígado para eliminarlo. Las LDL, por el contrario tiene más afinidad por las proteínas del tejido de las paredes de las arterias y pueden desprender allí su colesterol produciendo las placas.

DISTRIBUCIÓN DE AGUA EN EL MEDIO INTERNO (SER HUMANO)

LIQUIDO INTRACELULAR(LIC)

LÍQUIDO EXTRACELULAR(LEC)

1/3

2/3

LIQUIDO INTRAVASCULAR PLASMA(IV)

LÍQUIDO INTERSTICIAL (IT)

1/4 3/4

AGUA CORPORAL TOTAL

Extraído de: http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/index_bloque_3.htm

MECANISMOS DE TRANSPORTE

Imagen de: http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/index_bloque_3.htm

DIFUSIÓN SIMPLE

Es el pasaje a favor de UN gradiente a través de los espacios generados entre los lípidos que forman la bicapa. LA VELOCIDAD DE DIFUSIÓN ESTÁ INFLUENCIADA POR LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA Y DEPENDE DE LA INSATURACIÓN DE LOS AC. GRASOS Y EL COLESTEROL.

• O2 Y CO2 SON MOLÉCULAS PEQUEÑAS Y APOLARES Y SE MUEVEN A FAVOR DE UN GRADIENTE DE CONCENTRACIÓN.

• LOS ACIDOS GRASOS Y ESTEROIDES SON DE MAYOR TAMAÑO PERO LIPOSOLUBLES.

• LA UREA, EL ETANOL Y EL AGUA SON MOLÉCULAS PEQUEÑAS AUNQUE POLARES, ATRAVIESAN LA MEMBRANA MÁS LENTAMENTE

• LOS IONES (Na+, K+, Ca++, Cl-) Y LAS MOLÉCULAS POLARES MÁS GRANDES LO HACEN POR DIFUSIÓN FACILITADA


TRANSPORTE PASIVO Y TRANSPORTE ACTIVO

1. Pasaje pasivo. Se produce siempre a favor del gradiente DE CONCENTRACIÓN, sin gasto de energía.

Difusión simple: Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteicos.

A) Difusión simple a través de la bicapa (1). Movimiento de moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, y sustancias apolares como el oxígeno, el CO2 y el nitrógeno atmosférico.

Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis

B) Difusión simple a través de canales (2). Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-. Las proteínas de canal son proteínas con un orificio o canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a una determinada región, el receptor de la proteína de canal, que sufre una transformación estructural que induce la apertura del canal.

C) Difusión facilitada (3) . Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como monosacáridos como la glucosa, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o permeasas que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.

2. Transporte activo, se produce pasaje de sustancias en contra del gradiente de concentración. Por lo tanto ocurre con gasto de energía

El transporte activo (4). En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, en forma de ATP, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. ejemplos de transporte activo

la bomba de Na/K, y Ca. Y los transportes en masa: endo y exocitosis


http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/LaCelulas/2222/atp.html

Variables que intervienen en la velocidad de difusión

La velocidad de transporte en la difusión facilitado esta limitada por el numero de canales disponibles en la membrana. La velocidad de transporte se satura cuando todos los transportadores están funcionando a su máxima capacidad (ver que la curva indica una "saturación") mientras que en la difusión simple la velocidad de depende solo del gradiente de concentración.

La velocidad de difusión es directamente proporcional a la temperatura, a la solubilidad de las partículas en el medio y al gradiente de concentración, y es inversamente proporcional a la distancia a recorrer. Si los solutos son iones, la difusión ya no dependerá solamente del gradiente químico, sino también de la diferencia de carga o gradiente eléctrico. Los aniones se moverán hacia la zona más positiva y los cationes hacia la zona más negativa.

La posibilidad de difusión a través de la membrana (cuando está establecido un gradiente a ambos lados de la misma) depende de dos factores:- el tamaño de las partículas del soluto, y- la afinidad entre el soluto y los componentes de la membrana.En lo que respecta al tamaño, solo podrán difundir iones o moléculas relativamente pequeñas, cuyo tamaño les permita atravesar los canales que se forman entre los componentes de la membrana o por el interior de ellos.En lo relativo a la afinidad por los componentes de membrana, los solutos se comportan de distinta forma, de acuerdo a su carácter apolar (hidrofóbico) o polar (hidrofílico). Los primeros se mueven a través de la bicapa lipídica, mientras que los segundos en general requieren la presencia de proteínas transportadoras.

Transporte Activo: Bomba de Na/K Potencial de reposo. Difusión de iones: potencial de acción y generación del potencial de reposo (K)

Potencial de reposo: Transporte Activo: Sale Na Ingresa K

Potencial de acción : Difusión facilitada: Apertura de canales de Na Ingresa NaKcanales cerradosRepolarización: difusión facilitada KsaleReposo: Transporte Activo: Bomba Na/K

Imágenes: http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_09.htm

Transporte Activo: Ejemplo bomba de Na/K y mantenimiento del Potencial eléctrico negativo de reposo

www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/TransportedeMembrana.htm//

La bomba de Na+/K+ Requiere una proteína transmembranosa que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior. Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.

Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen ( y las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.

El axón es parte de una célula nerviosa especializada en la transmisión de impulsos nerviosos llamada neurona. Tiene unos pocos nanómetros de diámetro pero puede llegar a tener varios metros de longitud. La bomba de Na/K sigue una serie de ciclos repetidos, por cada ciclo se consume un ATP. Los pasos de este ciclo son los siguientes:1.El interior de la bomba se abre hacia adentro del axón e ingresan tres iones Sodio dentro de la bomba que se unen al sitio de unión.2. El ATP transfiere un grupo fosfato al interior de la borra lo que causa el cierre de la misma debido a un cambio en su forma.3. El interior de la bomba se abre al exterior y tres iones Na se liberan fuera del axón4. Dos iones K ingresan desde el exterior al interior de la bomba y se unen a su sitio de unión.5. Esta unión provoca la liberación de un grupo fosfato y nuevamente la bomba cambia de forma y los iones K ingresan al interior del axón.6. Una vez que los iones K se encuentran dentro del axón, los iones Na pueden a su vez ingresar dentro de la bomba para ser bombeados al exterior

El valor del potencial eléctrico generado por la diferencia de permeabilidad de los iones y su distribución a ambos lados de la membrana es de -70 mV, resultando el interior de la célula negativo con respecto al exterior

Ciclo de la bomba Na/K Actividad: rotula la imagen con una explicación

www.ucla.edu.ve/dmedicin/.../fisiologia/Material%20Tiskow/Tema5.pps

Canales de Potasio

Contribuyen al control del volumen celular

Generan el potencial de membrana en reposo

Participan en la excitabilidad neuronal

Intervienen en los procesos de secreción (sales, hormonas, neurotransmisores)

Tiene estructura tetramérica


Difusión facilitada de iones de K en el axón durante el potencial de acción

Cada canal de K está formado por 4 sub unidades de proteínas con un estrecho poro que permite el pasaje de iones hacia el interior o exterior del axón. El poro es de 3nm de diámetro y aunque el ion de K es ligeramente menor cuando este se encuentra disuelto en agua alcanza un diámetro mayor

Para que se produzca el pasaje primero se rompe la unión entre ion de K y la molécula de agua y se forma una unión temporal con una serie de aminoácido que forma parte de una de las sub unidades de la proteína del poro. Una vez que el ion atravesó el poro se vuelve a unir con una molécula de agua. Otros iones no pueden utilizar este canal ya que son o demasiado pequeños para unirse a los aminoácidos o demasiado grandes para pasar por el poro. Los canales de potasio funcionan como compuertas reguladas por la diferencia de voltaje. Si el exterior de la membrana tiene proporcionalmente más cargas positivas afuera que adentro el canal se cierra.

Durante la transmisión de un impulso nervioso hay mayor carga positiva en el interior de la membrana lo que ocasiona la apertura del canal por la que difunde rápidamente los iones hacia el exterior. Esta apertura del canal es muy limitada en tiempo ya que se cierra en un milisegundo.

La rapidez del cierre podría explicarse por la adhesión de una proteína globular que se encuentra en la parte interna del canal con forma de pelota colgando de una serie de aminoácidos. La pelota se ajusta perfectamente al poro del canal cerrándolo mientras se equilibran los iones en el exterior y vuelve al cierre natural del canal. En ese momento la pelota queda nuevamente colgando en la entrada del poro.

http://www.itaca.edu.es/canales-potasio.htm#clasificacion

Diferentes clases de canales

•www.ucla.edu.ve/dmedicin/.../fisiologia/Material%20Tiskow/Tema5.pps

Tres ejemplos de canales de difusión: ligandos, glucosa/sodio y acuaporinas


Difusión por ligando: Iones en general

http://www.botanica.cnba.uba.ar/Pakete/3er/LaCelula/TransportedeMembrana.htm

ACUAPORINAS: Transporte de moléculas de agua Debido a la carga positiva del centro del canal, los iones cargados positivamente se rechazan. Esto impide el pasaje de protones a través del mismo. Las moléculas que se introducen a través del estrecho canal se reacomodan, orientándose en el campo eléctrico local formado por los átomos de la pared. Los protones (o más bien los iones oxonium, H3O+) se detienen en el camino y son rechazados debido a sus cargas positivas.http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htmhttp://http//www.nobel.se/chemistry/laureates/2003/public.html


http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htm#Oxonium

http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htm



http://http/www.nobel.se/chemistry/laureates/2003/public.html



TRANSPORTE DE GLUCOSA POR DIFUSIÓN FACILITADA DESDE LAS MEMBRANA DE LAS CÉLULAS DEL EPITELIO INTESTINAL

Otro sistema de transporte secundario usa la bomba de Sodio/Potasio en una primera etapa, genera así un fuerte gradiente de Sodio a través de la membrana. Luego la proteína "simport" para el sistema Sodio-Glucosa usa la energía del gradiente de Sodio para transportar Glucosa al interior de la célula

Estas células toman glucosa y sodio del intestino y lo transportan al torrente sanguíneo utilizando la acción concertada de los "simport" para Sodio/Glucosa, la glucosa permeasa ( una proteína canal de difusión facilitada para la glucosa) y las bombas de Sodio/Potasio.

La glucosa entra en la mayor parte de las células por difusión facilitada. Parece existir un número limitado de proteínas transportadoras de glucosa. El rápido consumo de la glucosa por la célula (por la glucolisis) mantiene el gradiente de concentración. Sin embargo, cuando la concentración externa de glucosa aumenta, la velocidad de transporte no excede cierto límite, sugiriendo una

limitación en el transporte. extraído de ; http://www.biologia.edu.ar/cel_euca/transporte.htm

Transporte Activo:TRANSPORTE EN MASA: ENDO Y EXOCITOSIS





COLESTEROL, LIPOPROTÉINAS Y TRANSPORTE DE LDL POR ENDOCITOSIS AL INTERIOR DE LAS CÉLULAS

Colesterol total: inferior a 200 mg/dL

Colesterol LDL : Inferior a 100 mg/dL

Colesterol HDL (hombre) superior a 35 m/dL , Mujer: superior a 40 mg/dL

Triglicéridos inferior a 150 m/Dl

ESQUEMA DE UNA LIPOPROTEÍNA

INGRESO Y EGRESO DE COLESTEROL EN EL ORGANISMO

http://

http//ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/bioquimica-estructural-y-metabolica/materiales-de-clase/Tema%2016.%20Colesterol%20y%20transprte%20de%20lipidos.pdf

http://ocw.unican.es/ciencias-de-la-salud/bioquimica-estructural-y-metabolica/materiales-de-clase/Tema%2016.%20Colesterol%20y%20transporte%20de%20lipidos.pdf










Actividad: complete el cuadro

Allott, A. y Mindorff. Biology, 2014. Cambridge. Pág. 37,39

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/140/html/sec_5.htm

http://www.genomasur.com/BCH/BCH_libro/capitulo_05.htm

www.metabolismo.biz/web/3-transporte-del-colesterol






http://http//www.nobel.se/chemistry/laureates/2003/public.html




http://www.metabolismo.biz/web/3-transporte-del-colesterol













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