2.3. Clula eucaritica. Componentes estructurales y funciones. 2.3.1. Membranas celulares: composicin, estructura y funciones.

BIOQUIMICA MEDICINA UNAH-VS DR CARLOS GONZALEZ

EstructuraLa membrana biolgica plasmtica es una estructura semipermeable que acta de barrera separadora entre los medios intra y extracelular, la cual permite el mantenimiento de unas condiciones fsico- qumicas necesarias para el conjunto de reacciones metablicas que se dan en el interior de los orgnulos celulares. Responde al denominado modelo del mosaico fluido.

Bicapa lipdicaComponente estructural bsico de la membrana plasmtica. Se basa en una doble capa de molculas lipdicas: Fosfolpidos y colesterol, fundamentalmente

Fosfolpidos

Molculas anfipticas, esto es, poseen una zona hidrfila polar y una zona hidrofbica apolar. A consecuencia de esto, las cabezas hidrfilas interaccionan entre s y con las molculas de H20, mientras que las cadenas hidrfobas son repelidas por la fase acuosa y se empaquetan hacia el interior de una bicapa. Dicha bicapa lipdica otorga a la membrana celular determinadas propiedades.

Propiedades de la membrana

Autoensamblaje espontneo de las molculas lipdicas Autosellado de la bicapa

Fluidez.- Causa: Se debe a que las molculas lipdicas tienen la capacidad de movimientos laterales de difusin dentro de cada monocapa; a pesar de ello, la composicin lipdica se mantiene constante (asimetra lipdica) no se dan intercambio de fosfolpidos entre monocapas. - Importancia biolgica: La fluidez determina el funcionamiento de la membrana. Los cambios de temperatura en el medio influyen en ella: A menor temperatura, menor fluidez (mayor viscosidad). El descenso de fluidez de la membrana puede detener procesos de transporte y enzimticos.

Impermeabilidad frente a iones y sustancias hidrosolubles - Causa: Naturaleza anfiptica de la bicapa - Importancia biolgica: Regulacin del intercambio de sustancias entre el citosol y el medio extracelular

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

Protenas de membranaDeterminan la funcin de la membrana biolgica. Poseen la propiedad de desplazarse lateralmente a travs de ella pero no de invertir su posicin (asimetra proteica)

Clasificacin

En funcin de la asociacin con lpidos de la membrana se clasifican en: Protenas integrales Unidas fuertemente a los lpidos de membrana.Se subdividen en: A) Protenas de transmembrana. Se hallan inmersas en la bicapa B) Protenas perifricas. Exteriores a la bicapa, estn unidas mediantes en laces dbiles a las cabezas polares lipdicas o a otras protenas de integrales

Glucoclix

Superficie externa de la membrana formada por la zona glucdica de glucolpidos y glucoprotenas.

Funciones Proteccin contra daos qumicos y/o fsicos. Interviene en fenmenos de reconocimiento celular. Confiere viscosidad a la membrana. Interviene en la comunicacin intracelular.

Funciones de la membrana plasmticaLa membrana plasmtica controla la entrada y salida de materiales (permeabilidad selectiva) , participa en las interacciones clula clula y clula matriz y es un elemento fundamental en la comunicacin celular, recibiendo seales externas y transmitiendo dicha informacion al interior celular.

Permeabilidad selectivaLa impermeabilidad de la membrana, gracias a su naturaleza lipdica, no es absoluta, sino que permite el intercambio de materia y energa con el ambiente externo. Por esto se han desarrollado sistemas de transporte especficos, en los que las protenas regulan el paso de sustancias hidrfilas, ionizadas o de gran tamao a travs de estas membranas. Este transporte puede ser activo o pasivo.

Transporte pasivoNo se requiere energa para que la sustancia cruce la membrana plasmtica. Las molculas se mueven desde el lado con mas concentracin hasta el lado menos concentrado. Existen dos tipos de transporte pasivo principalmente: difusin simple y difusin facilitada.

Mecanismos de transporte pasivoDifusin simple: Atraviesan la membrana las molculas no polares (liposolubles) como los gases y algunas hormonas esteroideas y tiroideas. Tambin pueden pasar pequeas molculas polares como el agua o el etanol.

Difusin facilitada: se realiza mediante protenas transportadoras y protenas canal. De esta forma las molculas polares mas grandes pueden atravesar la membrana.

Protenas transportadorasSon protenas de transmembrana que se unen especficamente a la molcula que trasportan. Esta unin provoca un cambio en la configuracin de la protena, que hace que la molcula quede libre una vez transportada. La protena transportadora recupera su forma inicial para seguir actuando en otros procesos.

Protenas canalSon protenas de transmembrana que forman en su interior un canal acuoso, que permite el paso de iones. Estos canales se abren segn un tipo de seal especifico. Dependiendo del tipo de seal encontramos:- Canales inicos dependientes del ligando: El ligando se une a un receptor en la zona externa de la protena canal de forma especifica, provocando cambios en su conformacin que permiten la apertura del canal, y por tanto la difusin de iones.

Protena canal

- Canales inicos dependientes del voltaje: Se abren en respuesta a los cambios de potencial de membrana, como ocurre en las neuronas, en donde la apertura y cierre de los canales de Na+ y K+ permite la propagacin del impulso nervioso.

Protena transportadora

Transporte activoEn el transporte activo las molculas atraviesan la membrana en contra de su gradiente de concentracin, por lo que consume energa obtenida del ATP. Este proceso se realiza mediante protenas transportadoras.Ejemplos de sistemas de transporte activo son:- Bomba de Na+/K+ : Consiste en un complejo proteico de transmembrana que, mediante el gasto de un ATP, expulsa de la clula 3 iones Na+ e introduce dos iones K+ , con lo que contribuye a controlar la presin osmtica y el potencial de membrana. - Sistemas de cotransporte: Las protenas de transmembrana transportan molculas en contra de su gradiente trmico. Para esto utilizan la energa potencial almacenada en el gradiente inico del Na+ , que se establece entre un lado y otro de la membrana gracias a la bomba de Na+/K*.

Transporte de macromolculasEl transporte de macromolculas y partculas a travs de la membrana puede ser hacia el interior de la clula (endocitosis) y hacia el exterior (exocitosis). Ambos procesos tienen lugar mediante la formacin de vesculas, que son pequeos sacos membranosos que se mueven de un sitio a otro por el citoplasma y ponen en comunicacin a unos sistemas de membranas con otros.

EndocitosisLas sustancias que van a ser endocitadas son englobadas en invaginaciones de membrana plasmtica que acaban cerrndose y forman vesculas intracelulares que contienen el material ingerido. Segn el tamao de las partculas endocitadas podemos distinguir dos tipos de endocitosis:

Fagocitosis: El material que se ingiere es muy grande. La clula extiende unas prolongaciones de membrana llamadas pseudpodos, que rodean progresivamente a la partcula hasta formar un fagosoma (vescula de gran tamao). Estos materiales acaban digeridos por los lisosomas.

Fagosoma

Pseudpodos

ExocitosisEs el proceso contrario a la endocitosis. Mediante este proceso se secretan los materiales necesarios para renovar la membrana plasmtica y los componentes de la matriz extracelular. Tambin se vierten al exterior hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivos

Endocitosis

Exocitosis

Tipos de Transporte de Membrana Uniporte: Transportan un solo soluto ejemplo Glucosa. Simporte:Transportan dos solutos en la misma direccion ejemplo : ion sodio y Aminocidos. Antiporte: Transportan dos solutos en direcciones opuestas .ejemplo: Bomba de sodio y potasio(saca 3 iones de sodio y mete 2 iones de potasio)

Caractersticas de la Membrana Fluidez Permeabilidad selectiva Capacidad de Repararse Asimetria