Cada célula se
encuentra rodeada por una membrana plasmática que la
rodea, le da forma, es especifica de la funcion de esta y
la relaciona con el medio extracelular.
Actúa como una barrera de permeabilidad que
permite a la célula
mantener una composición citoplasmática distinta
del medio extracelular.
Contiene enzimas,
receptores y antígenos que desempeñan un papel central
en la interaccion de la celulas con otras celulas, así
como con las hormonas y
otros agentes reguladores presentes en él liquido
extracelular.
Estructura de la membrana
Los constituyentes más abundantes son las
proteínas y fosfolípidos. La
molécula fofolípidos presentan una cabeza polar y
dos cadenas hidrofóbicas, constituidas por ácidos
grasos.
Su presencia fue confirmada con él ME dé
transmicion, así la membrana plasmática en cortes
transversales apareció como una triple lamina dos
elctrodensas y una electrolucida, Robertson designo a esta triple
lamina unidad de membrana. Como químicamente
evidenciaba el predominio de lípidos y
proteínas, se dieron a la búsqueda
de un modelo
teórico que explicara esta estructura.
Singer y Nicholson propusieron el modelo del
mosaico fluido, este es molecular y teórico y se
basa en datos de la
estructura, la
química y
la biofísica pero no puede ser visualizado por ME
actuales. Propusieron el ensamble de las moléculas de
lípidos y
proteínas, la hemicapa externa seria totalmente
fosfolipídica y la hemicapa interna estaría formada
por fosfolípidos y moléculas de colesterol
intercaladas, esta es asimétrica por que los
fosfolípidos de la hemicapa externa difieren de la
interna
Proteínas de la membrana
- Proteínas integrales
intrínsecas = incrustadas total o parcialmente en el
espesor de la bicapa. Se mueven lateralmente en la
membrana.
Funciones: Funcion
estructural
Funcion de bomba
Portadoras
Conductoras
Enzimáticas
Productoras de anticuerpos
- Proteínas periféricas o
extrínsecas = adosadas por el lado externo y/o
interno de la bicapa. Son las más
móviles.
Funciones: * Uniones transitorias a ciertas sustancias:
recibir información, ligar sustancias que han de
penetrar en la membrana, participar en reacciones
bioquímicas.
* Uniones estables con otras membranas o estructuras
intercelulares
* Uniones facultativas, mas o menos estables para fijar
elementos que ingresan a la
célula.
Entre las proteínas de la membrana se incluyen
enzimas,
proteínas transportadoras y receptores para hormonas y
neurotransmisores.
Glucoproteínas: están situadas casi
exclusivamente en la superficie de la membrana. La carga negativa
de la superficie de la célula es
atribuible al ácido siálico, con carga negativa de
glucolípidos y glucoproteínas.
Composición
lipídica
Los lípidos forman una barrera continua,
mantienen la individualidad celular.
- Fosfolípidos principales: los más
abundantes suelen ser los que contienen colinas, las lecitinas
y las esfingomielinas, aminofosfolipidos, fosfatidilserina y
fosfatidiletanolamina. Otros, fosfatadilglicerol,
fosfatatidilinositol y la cardiolipina. - Colesterol: es cuantitativamente
importante - Glucolipidos: se encuentran principalmente en las
membranas plasmáticas, en las que sus porciones
glucídicas sobresalen de la superficie externa de la
membrana. (cerebrosidos y gangliosidos)
Funciones de la membrana
plasmática
- Recepción de la información: las proteínas
intrínsecas pueden tener capacidad de captar
determinadas sustancias especificas y a partir de ellas
transmitir la información celular. Las proteínas
intrínsecas con tales cualidades se conocen como
receptores. - Especializaciones
- Mantenimiento de la identidad
celular
– fluidez
-asimetría química y
funcional
-especifícidad proteica
– polarización
– semipermeabilidad
- Permeabilidad : se refiere a la posibilidad de
transferencia e intercambio de sustancias a traves de la
membrana esta efectua el control
cualitativo y cuantitativo de la entrada y salida de sustancias
y es selectiva porque permite solo el pasaje de ciertas
sustancias.
Transporte a traves de membrana
Transporte pasivo
Difusión
- Simple :mecanismo de transporte
pasivo, sin consumo de
energía celular. A favor del gradiente de
concentración. Involucra a moléculas e iones. Las
sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las
membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la
bicapa. Las moléculas hidrofóbicas,
moléculas polares de pequeño tamaño pero
no cargadas se difunden mas rápidamente.
Las moléculas no polares, oxigeno,
dióxido de carbono,
atraviesan directamente la bicapa por su
liposolubilidad.
Las moléculas polares atraviesan canales formados
por las proteínas. Algunas proteínas transmembrana
presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales
polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un
canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua(osmosis) y por
iones hidratados como el sodio, potasio. Algunos canales se
mantienen permanentemente abiertos otros solo lo hacen cuando
llega una molécula mensajera que se une a una zona
receptora especifica e induce a una variación de la
configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren
cambios en la polaridad de la membrana.
El pasaje de agua se
denomina osmosis y el
soluto diálisis.
Osmosis :se define como el flujo de agua a traves
de membranas semipermeables desde un compartimento de baja
concentración hacia uno de concentración mayor. La
osmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el
potencial químico del agua que tiende a fluir desde las
zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno
menor.
Facilitada: mecanismo pasivo a favor
del gradiente de concentración que facilita el transporte de
determinadas sustancias que en general son insolubles en
lípidos, monosacáridos, ácidos grasos,
aminoacidos.
Requiere transportadores especiales
Esta difusión es mediada por un transportador o
carriers. Depende de proteínas integrales de
la membrana, cada proteína transportadora es especifica de
una sola molécula o de un grupo de
moléculas de estructura relacionada.
La proteína transportadora expone los sitios de
reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la
molécula por transportar se une a ella cambia la
conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto
donde se libera la molécula.
Transporte activo
Es el transporte neto de un soluto en contra de un
gradiente de concentración, no puede producirse
espontáneamente, sino que requiere una fuente de
energía para conducir una soluto a traves de la membrana
celular desde un compartimento de baja concentración a uno
de alta. Es necesario la participación de proteínas
integrales de la membrana
Transporte activo 1ª
Dependen de fuentes
primarias de energía tales como la hidrólisis de
ATP Bomba de sodio y potasio
Es un mecanismo para sacar iones de sodio de la membrana
celular y al mismo tiempo introducir
iones potasio a la célula. Esta bomba se encuentra en
todas la celulas del cuerpo y se encarga de mantener las
diferencias de concentración sodio – potasio a
traves de la membrana y establecer un potencial eléctrico
negativo en el interior de las celulas.
La proteína acarreadora es un complejo de dos
proteínas globulares separadas una con mayor peso
molecular y otra más pequeña. La de mayor
tamaño presenta tres características especificas para la funcion
de bomba:
- Cuenta con tres sitios receptores para unir iones
sodio en su porcion situada en el interior de la
célula. - Tiene dos sitios receptores para iones potasio en su
lado exterior
La porcion interna de esta proteína adyacente o
cercana a los sitios de unión para sodio, muestra actividad
de ATPasa.
La bomba ATPasaNa-K, la proteína transportadora
es una ATPasa que intercambia tres iones de sodio intercelulares
por 2 iones de potasio extracelulares mientras hidroliza ATP para
obtener energía.
Bomba de calcio
En condiciones normales la concentración de
calcio en el citosol es baja esto se logra mediante dos bombas de calcio,
una en la membrana celular, que expulsa calcio hacia el exterior
de la célula, la otra introduce iones calcio a uno o mas
organelos vesiculares internos de la célula. La
proteína acarreadora atraviesa la membrana de lado a lado
y actúa como ATPasa con capacidad para desdoblar ATP igual
que ATPasa de sodio. Esta proteína tiene un sitio de
unión para calcio en lugar de potasio.
Transporte activo 2ª
Los gradientes iónicos y los potenciales a traves
de membrana suministran la energía para que se realice el
transporte, cuando se debe eliminar o incorporar una
molécula muy grande o incluso un microorganismo entero, la
membrana misma se compromete en el pasaje de la partícula
organizando una vacuola donde esta queda contenida y es
transportada. Se denomina exocitosis a la salida de la materia y
endocitosis a la entrada a la célula. En casos
particulares el proceso recibe
distintos nombres:
Endocitosis y exocitosis
Endocitosis
Fagocitosis: cuando se trata de la
incorporación de partículas grandes,
partículas sólidas, consta de dos pasos:
– la membrana debe reconocer a la partícula a
fagocitar y unirse a ella, esta unión determina el
siguiente paso
– consiste en una expansión de la membrana
alrededor de la partícula proceso por el
cual participan microfilamentos y se gasta
energía.
Finalmente, la partícula queda englobada dentro
de una vacuola y puede ser digerida intracelularmente.
Pinocitosis : cuando se trata de la
incorporación de líquidos como el fluido
extracelular. Es una captación inespecífica del
liquido extracelular que baña la célula. La
membrana plasmática rodea a una porcion de este fluido y
se invagina constituyendo una pequeña vacuola.
La endocitosis mediada por receptor es muy
discriminatoria y requiere el reconocimiento especifico de un
determinado tipo de moléculas. Para ello la membrana
celular cuenta con proteínas receptor4as capaces de
identificarlas aun cuando se hallen en muy baja proporción
y en medio de muchas otras moléculas.
Una vez formados los complejos molécula-receptor,
estos se invaginan en ciertas zonas de la superficie celular,
constituidas por ligeras depresiones recubiertas por una gruesa
capa de proteínas asociadas a la cara
citoplasmática de la membrana. Al invaginarse esta zona
queda formada una vesícula revestida que inmediatamente
pierde su cubierta y se fusiona con otras similares. En el
interior de esta vesícula, los complejos molécula
receptor se disocian y las moléculas transportadoras
quedan libres. Los receptores vacíos se reagrupan en un
sector de la vesícula, que se separa en forma de una
pequeña vacuola, con la cual retornan a la membrana
plasmática para volver a usarse. Las moléculas
ingresadas mediante esta endocitosis y que han quedado dentro de
la vesícula pueden tener varios destinos por
ej:
– atravesar la membrana de la vesícula y quedar
disponible para su uso en el citoplasma, en el caso sé
iones y moléculas pequeñas.
– ser sometidos a una digestión intracelular, en
cuyo caso la vesícula se fusiona con un
lisosoma.
Endocitosis(mediada por
receptor)
— las partículas se fijan a receptores ubicados
en fosas revestidas
— por debajo de esta fosa se encuentra un enrejado de
clatrina
— la fosa se invagina, la clatrina se
libera
— la porcion invaginada se libera formando una
vesícula pinocítica.
Receptores
Macromoléculas complejas con propiedades
fisicoquímicas mediables. Son glucoproteínas que
actúan como receptoras para hormonas y al unirse a ellas
activan una cascada de enzimas intracelulares.
El ejemplo muestra a una
hormona unida a un receptor estimulador e inicia una cadena de
secuencias para activar la adenilato ciclasa y a la
síntesis de cAMP. Si se uniera a un receptor inhibidor,
bloquearía la síntesis de cAMP por la adenilato
ciclasa.
La hormona abandona el torrente circulatorio hacia la
célula blanco
La hormona se une al receptor estimulador
que se halla en la membrana de la célula
El receptor con una conformación alterada
interacciona con la proteína G1, teniendo lugar un proceso
de intercambio GTP—GDP.
El complejo activo G1-GTP interacciona con la
adelinato ciclasa, una proteína situada en la cara interna
de la membrana plasmática. La AC así activada
convierte el ATP en cAMP. La biosíntesis del cAMP constituye el
resultado de la transmisión de la señal desde la
hormona extracelular hasta el interior de la
célula.
Tambien puede salir de la célula sustancias
contenidas en vacuolas mediante un mecanismo inverso al de la
fagocitosis. Este proceso de salida se denomina
exocitosis.
Exocitosis
Las celulas pueden liberar moléculas mediante
este proceso, la liberación de neurotransmisores se
produce por esto. Tambien la exocitosis es responsable de la
liberación de proteínas de secreción, por
ejemplo la secreción de proenzimas pancreáticas por
celulas acinares del páncreas. La proteína que va a
ser secretada se almacena en vesículas secretoras en el
citoplasma. Él estimulo secretor hace que dichas
vesículas se fusionen con la membrana plasmática,
liberando su contenido por exocitosis
Bibliografía
Levy-berne-(capitulo 1-membrana celulares y transporte a
traves de membranas)
Gynton –(transporte a traves de
membranas)
Gannon
Apuntes cátedra de química
biologica
Apuntes cátedra de histología–
Autor:
María Laura Rubio