UNIDAD II Membrana Celular
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UNIDAD II UNIDAD II MEMBRANA CELULAR MEMBRANA CELULAR
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UNIDAD IIUNIDAD II
MEMBRANA CELULARMEMBRANA CELULAR
ADN contenidoen el núcleo
Mitocondria
Lisosoma
Retículo endoplásmico
Ribosoma
Nucleolo
Núcleo
Membrana nuclear
Centriolo
Vacuola digestivaAparatode Golgi
Peroxisoma
Citoplasma
Membrana celular
MEMBRANA CELULAR
MEMBRANA CELULAR
La membrana plasmática se encarga de:
Aislar selectivamente el contenido de la célula del
ambiente externo.
Regular el intercambio de sustancias entre el interior
y exterior celular (lo que entra y sale de la célula).
Comunicación intercelular.
Protección.
FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS
Ayudar a la compartimentalización subcelular.
Regular el transporte desde y hacia la célula
y de los dominios subcelulares.
Servir de receptores que reconocen señales
de determinadas moléculas y transducir la
señal al citoplasma.
Permitir el reconocimiento celular.
FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS
Proveer sitios de anclaje para los filamentos del
citoesqueleto o los componentes de la matriz
extracelular lo que permite, entre otras, el
mantenimiento de la forma celular.
Servir de sitio estable para la catálisis enzimática.
Proveer de "puertas" que permitan el pasaje a
través de las membranas de diferentes células
(gap junctions).
Permitir direccionar la motilidad celular.
FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS
Regular la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones especializadas.
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
5nm
Compuestos liposolubles
Compuestos liposolubles
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
Overton(1902)
Capa lipídica
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
Danielli y Davson (1935)
La membrana plasmática estaba
formaba por una "bicapa lipídica"
con proteínas adheridas a ambas
caras de la misma.
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
Singer S.J., y Nicolson, G.L. (1972)
Mosaico fluido
Las membranas constan de una bicapa lipídica
(una doble capa de lípidos) en la cual están
inmersas diversas proteínas.
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
La membrana es una estructura cuasi-fluida
sus componentes pueden realizar movimientos
de traslación dentro de la misma.
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
LÍPIDOS 50%
ESTRUCTURA DE LAS MEMBRANAS
ESQUEMA DEL SISTEMA FLUIDO DE MEMBRANA
1
2
34 5
6
7
8
9
10
11
12
1. Bicapa de fosfolípidos.
2. Lado externo de la membrana
3. Lado interno dela membrana.
4. Proteína intrínseca
5. Proteína canalIónico.
6. Glicoproteína.
7. Moléculas de fosfolípidos.
8. Moléculas de colesterol.
9. Cadenas de carbohidratos.
10. Glicolípidos.
11. Región hidrofóbica.
12. Región hidrofílica.
ESQUEMA DEL SISTEMA FLUIDO DE MEMBRANA
COLESTEROL
Contribuye a la estabilidad de la membrana al
interaccionar con las "colas" de la bicapa
lipídica.
Contribuye a la fluidez de la membrana
evitando que las "colas" se "empaqueten" y
vuelvan mas rígida la membrana
ESQUEMA DEL SISTEMA FLUIDO DE MEMBRANA
COLESTEROL
Las membranas de las
células vegetales no
contienen colesterol,
tampoco las de la mayoría
de las células bacterianas.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Integrales.
Las proteínas de la membrana pueden considerarse,
de acuerdo a como se encuentran en la membrana,
comprendidas en una de estas dos categorías:
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Periféricas.
Integrales: estas proteínas tienen uno o mas
segmentos que atraviesan la bicapa lipídica.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Periféricas: estas proteínas no tienen
segmentos incluidos en la bicapa,
interaccionan con las cabezas polares o bien
con las proteínas integrales.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA
Glicolípidos
Carbohidratos
Intervienen en el
reconocimiento de
lo propio ("self")
de un organismo.
MATRIZ EXTRACELULAR
Las interacciones celulares
resultan fundamentales para
su integración en tejidos y su
relación con células similares
o diferentes.
MATRIZ EXTRACELULAR
Las células animales secretan alrededor de
ellas un complejo retículo conformado por
proteínas e hidratos de carbono que les
crean un ambiente especial: la matriz
extracelular.
MATRIZ EXTRACELULAR
Entre sus principales componentes se cuentan:
Colágeno: fibras proteicas que confieren resistencia
y fortaleza a la matriz.
Proteoglucanos: glicoproteínas que poseen una proporción de polisacáridos mayor que lo usual y confieren el alto grado de viscosidad característico de la matriz.
MATRIZ EXTRACELULAR
Fibronectinas: proteínas multiadhesivas, tienen
afinidad tanto para el colágeno como para las
integrinas de las células. Su función principal es
la fijación de células a matrices que contienen
colágeno.
ADHESIÓN INTERCELULAR
Un grupo de proteínas denominadas Moléculas
de Adhesión Celular (MAC ) es el responsable
de las interacciones entre células. Estas
proteínas corresponden a proteínas integrales
de membrana , entre las mas importantes se
tienen:
ADHESIÓN INTERCELULAR
Cadherinas:
Son responsables de las interacciones entre
células similares (interacciones homotípicas) y
requieren de Ca ++ para dicha interacción
Son capaces de relacionarse (por su porción
citosólica) al citoesqueleto.
ADHESIÓN INTERCELULAR
Se fijan a los hidratos de carbono de otras
moléculas de adhesión celular. Esta fijación
es Ca++ dependiente y se realiza por medio
de una lectina que se encuentra en el
extremo de la molécula.
Selectinas.
Son responsables de las interacciones entre
células diferentes (interacciones
heterótípicas).
UNIONES ESPECIALIZADASENTRE CÉLULAS
Desmosomas.
UNIONES ESPECIALIZADASENTRE CÉLULAS
Se les encuentra generalmente en el tejido
epitelial conformando una banda continua de
moléculas de cadherina que en su porción
citosólica se unen a un "cinturón" de proteínas
adaptadoras.
Uniones adherentes.
UNIONES ESPECIALIZADASENTRE CÉLULAS
Unión estrecha u oclusiva.
Se las encuentra separando los líquidos
extracelulares que bañan a las células (con el
objeto de que cumplan sus respectivas
funciones) y forman barreras que tornan
impermeables determinadas cavidades (como
la luz del intestino).
En este tipo de relación entre células, hileras
de proteínas integrales de membrana (como la
ocludina y la claudina) forman uniones
extremadamente fuertes con las similares de
la célula adyacente y prácticamente fusionan
ambas células estableciendo una unión
impermeable.
UNIONES ESPECIALIZADASENTRE CÉLULAS
UNIONES ESPECIALIZADASENTRE CÉLULAS
Un tipo particular de unión entre células
animales lo constituye la unión
comunicante (gap junction), en este caso
las membranas de ambas poseen
proteínas que conforman semicanales de
transmembrana, que las interconectan y
permiten el paso de moléculas entre
ambas.
COMUNICACIÓN INTERCELULAR
COMUNICACIÓN INTERCELULAR
ADHESIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ
En los grupos organizados de células, la
matriz, cumple la función de organizar las
células en tejidos para coordinarlas
proporcionando el medio para que se
propaguen señales que pueden indicar a las
células que crezcan y proliferen.
GRACIAS
ADHESIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ
La adhesión entre las células y la matriz esta
mediada esencialmente por las integrinas: son
las principales clases de Moléculas de Adhesión
Celular que interaccionan entre la célula y la
matriz.
ADHESIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ
Las integrinas están compuestas por dos
subunidades diferentes (heterodímeros) que
toman el nombre de alfa (con 17 tipos diferentes)
y beta (con ocho tipos diferentes), lo cual permite
un gran número de combinaciones. Las células
generalmente presentan en su superficie varios
tipos de integrinas.
ADHESIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ
ADHESIÓN ENTRE LAS CÉLULAS Y LA MATRIZ
La porción extracelular de la integrina se
fija a las proteínas de la matriz y la
citosólica se relaciona con proteínas
adaptadoras que a su vez interactúan
con el citoesqueleto.
TRANSPORTE CELULAR
TRANSPORTE CELULAR
El transporte celular es el intercambio de
sustancias entre el interior celular y el exterior
a través de la membrana celular o el
movimiento de moléculas dentro de la célula.
La presión osmótica es una propiedad de tipo
coligativa, es decir, depende del número de
partículas.
El transporte pasivo no se requiere que la
célula gaste energía. Entre los ejemplos de
este tipo de transporte se incluyen la difusión
de oxígeno y anhídrido carbónico, la ósmosis
del agua y la difusión facilitada.
TRANSPORTE PASIVO
Células y difusión.
TRANSPORTE PASIVO
Difusión facilitada.
Estos canales son usados sobre todo por
iones pequeños tales como K+, Na+, Cl-.
Utiliza canales (formados por proteínas
de membrana) para permitir que
moléculas cargadas (que de otra manera
no podrían atravesar la membrana)
difundan libremente hacia afuera y
adentro de la célula.
TRANSPORTE PASIVO
TRANSPORTE ACTIVO
El transporte activo, requiere por parte de
la célula un gasto de energía que
usualmente se da en la forma de
consumo de ATP.
El transporte activo es el único que puede
transportar moléculas contra un gradiente
de concentración, al igual que la difusión
facilitada el transporte activo esta limitado
por el número de proteínas
transportadoras presentes.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
transportadores: este tipo de proteínas,
luego de fijar las moléculas a transportar
(A), sufren un cambio de conformación (B)
en manera tal que permite a las moléculas
fijadas, atravesar la membrana plasmática.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
Se conocen tres tipos de transportadores:
"uniport" llevan una soluto por vez .
"symport" transportan el soluto y
co-transportan otro diferente al
mismo tiempo y en la misma
dirección.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
"antiport" transportan soluto hacia el
interior (o exterior) y co-transportan
soluto en la dirección opuesta. Uno
entra y el otro sale o vice-versa.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
La membrana celular actúa como barrera
semipermeable impidiendo la entrada de
la mayor parte de las moléculas, dejando
pasar selectivamente a otras.
TRANSPORTE CELULAR
Ósmosis.
Potencial de agua.
Difusión.
TRANSPORTE PASIVO
Es la tendencia del agua a moverse de
un área de mayor concentración a una
de menor concentración.
Potencial de agua.
Difusión.
Es el movimiento neto de sustancia
(líquida o gaseosa) de un área de alta
concentración a una de baja
concentración.
TRANSPORTE PASIVO
Para que tenga lugar el fenómeno de la
difusión, la distribución espacial de moléculas
no debe ser homogénea, debe existir una
diferencia, o gradiente de concentración
entre dos puntos del medio.
TRANSPORTE PASIVO
TRANSPORTE PASIVO
La difusión constituye una de las principales
formas de movimiento de sustancias entre las
células y una de las formas en que las pequeñas
moléculas cruzan la membrana celular.
El primer paso de la difusión pasiva en el entorno
celular, es el movimiento de una molécula desde
la solución acuosa a la porción hidrofóbica de la
bicapa fosfolipídica.
TRANSPORTE PASIVO
Cuanto más hidrófoba sea la molécula, con mayor velocidad difundirá por la membrana plasmática y además esta velocidad se incrementará cuanto mayor sea la diferencia de concentración de las moléculas entre ambos lados de la membrana. Estas relaciones valen para interpretar la difusión de gases y moléculas pequeñas sin carga como el etanol a través de la membrana plasmática.
TRANSPORTE PASIVO
La velocidad del transporte
facilitado esta limitado por
el número de canales
disponibles (ver que la
curva indica una
"saturación") mientras que
la velocidad de difusión
depende solo del gradiente
de concentración.
Difusión facilitada.
TRANSPORTE PASIVO
Ósmosis.
Por ósmosis se conoce al fenómeno de
difusión de agua a través de una membrana
semipermeable
TRANSPORTE PASIVO
La presión osmótica se define como la presión
hidrostática necesaria para detener el flujo neto
de agua a través de una membrana
semipermeable que separa soluciones de
composición diferente.
TRANSPORTE PASIVO
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
Compuestos polares
El transporte de moléculas es realizado
por parte de las proteínas integradas en
la membrana celular. Por lo general es
altamente selectivo en lo que se refiere a
los productos químicos que permiten
pasar.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
Las clases principales de proteínas de
membrana que intervienen en el pasaje de
moléculas a través de la misma son:
Proteínas de canal.
Bombas.
Transportadores.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
proteínas de canal que conforman un "túnel"
que permite el paso de agua y electrolitos a
favor de un gradiente de concentración.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
Las células que presentan gran permeabilidad al
agua poseen un canal que facilita la entrada de
la misma. La proteína responsable: la
acuoporina, fue identificada por Peter Agre en
eritrocitos, a mediados de los ´80.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
Células con acuaporina Células sin acuaporina
+ +AguaAgua
Células infladas Células normales
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
En 2000, junto con otros equipos de investigación,
Agre informó las primeras imágenes de la
estructura tridimensional de la aquaporina. Con
estos datos, era posible trazar en detalle cómo
funciona el canal de agua. ¿Porque sólo admite
las moléculas de agua y no otras moléculas o
iones? por ejemplo, no permite que pasen los
protones.
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
PROTEÍNAS DE MEMBRANA QUEINTERVIENEN EN EL TRANSPORTE
bombas: utilizan energía (provista por el
ATP) para transportar moléculas contra
un gradiente de concentración.
La bomba de potasio.
El transporte de moléculas de gran
tamaño (no solubles en lípidos).
Ejemplos de transporte activo:
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO
Existen dos grandes categorías de
transporte activo:
Primario
Secundario
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Usa energía (generalmente obtenida de la
hidrólisis de ATP), a nivel de la misma
proteína de membrana produciendo un
cambio conformacional que resulta en el
transporte de una molécula a través de la
proteína.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
El ejemplo mas conocido es la bomba de
Na+/K+. La bomba de Na+/K+ realiza un
contratransporte (usando un "antyport").
Transporta K+ al interior de la célula y Na+
al exterior de la misma, al mismo tiempo,
gastando en el proceso ATP.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
En la bomba de sodio-potasio de las células
nerviosas el Na+ es mantenido a bajas
concentraciones en el interior de las células
y el K+ a altas concentraciones (ver
cuadro). Las concentraciones están
invertidas en el exterior de las células.
Concentraciones iónicas
IónInterior de la Célula
Sangre
Sodio 12 mM 145 mM
Potasio
140 mM 4 mM
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Existen cuatro tipos de "bombas" que
utilizan ATP para mover solutos contra
gradientes de concentración.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Las bombas de clase P.
Las bombas clase F.
Las bombas de clase V .
Las bombas de clase ABC.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Las bombas de clase P (compuestas por dos
polipéptidos diferentes: alfa y beta)
intervienen en el transporte de H+, Na+, K+ y
Ca++, se las encuentra en:
las membranas plasmáticas de vegetales,
hongos y bacterias.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
En las membranas plasmáticas de eucariotas
actúan como bombas de Na+/ K+ y H+/K+
(células gástricas) y este tipo se lo encuentra
además como bombas de Ca++ en dichas
células
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Las bombas de clase V (múltiples subunidades
de membrana y citosólicas) intervienen en el
transporte de H+ de membranas de vacuolas
de vegetales y hongos, en los endosomas y
lisosomas de células animales.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
Las bombas de clase ABC (del inglés ATP
Binding Cassete, con dos dominios de
trasmembrana y dos citosólicos)
intervienen en el transporte de iones y
moléculas pequeñas.
Se encuentran en membranas plasmáticas bacterianas como permeasas asociadas al transporte de aminoácidos y monosacáridos.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO
En retículo endoplásmico de células de
mamíferos asociadas al transporte de péptidos
relacionados con la presentación de antígenos
por las proteínas de MHC.
En membrana plasmática de mamíferos
asociadas al transporte de moléculas pequeñas,
fosfolípidos y fármacos lipidosímiles pequeños.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO
Utiliza la energía para establecer un
gradiente a través de la membrana
celular, y luego utiliza ese gradiente para
transportar una molécula de interés
contra su gradiente de concentración.
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO
Ribosay
Arabinosa
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO
TRANSPORTE ACTIVO
TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Algunas sustancias más grandes como
polisacáridos, proteínas y otras células
cruzan las membranas plasmáticas
mediante varios tipos de transporte
mediado por vesículas.
Las vesículas y vacuolas que se fusionan
con la membrana celular pueden utilizarse
para el transporte y liberación de
productos químicos hacia el exterior de la
célula o para permitir que los mismos
entren en la célula.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Exocitosis: el transporte es hacia fuera de la célula.
Durante la exocitosis, la membrana de la vesícula
secretora se fusiona con la membrana celular
liberando el contenido de la misma. Por este
mecanismo las células liberan hormonas (p.ej. la
insulína), enzimas (p.ej. las enzimas digestivas) o
neurotransmisores imprescindibles para la
transmisión nerviosa.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Endocitosis: es el proceso mediante el cual la
sustancia es transportada al interior de la célula a
través de la membrana. Se conocen tres tipos de
endocitosis:
Fagocitosis.
Pinocitosis.
Endocitosis mediada por receptor.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Fagocitosis.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Pinocitosis.
La sustancia a transportar es una gotita o
vesícula de líquido extracelular. En este caso,
no se forman pseudópodos, sino que la
membrana se repliega creando una vesícula
pinocítica. Una vez que el contenido de la
vesícula ha sido procesado, la membrana de la
vesícula vuelve a la superficie de la célula.
De esta forma hay un tráfico constante de
membranas entre la superficie de la célula y su
interior.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Endocitosis.
TRANSPORTE MEDIADO POR VESÍCULAS
Endocitosis mediada por receptor.
