Membranas celulares Funciones de las membranas celulares Paso

Membranas celulares

Funciones de las membranas celulares. Paso de sustancias. Mensajeros químicos. Receptores 1. Membrana celular: estructura y composición. 2. Transporte a través de la membrana. 3. Transporte pasivo. 3. 1. Difusión simple. 3. 2. Difusión facilitada. 4. Transporte activo. 5. Endocitosis y exocitosis. 6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores.

Membrana celular • Funciona como una barrera semipermeable, permitiendo la entrada y salida de moléculas a la célula. • La membrana está formada por lípidos, proteínas y carbohidratos. • Los lípidos forman una doble capa cuya conformación conocemos como el Modelo Mosaico Fluído. • La molécula más común del modelo es el fosfolipido, que tiene una cabeza (hidrofílica) polar y dos colas(hidrofóbicas) no polares.

1. Membrana plasmática • Barrera física entre el LIC y el LEC • Otras funciones: transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión

1. Membrana plasmática Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas

1. Membrana plasmática COLESTEROL • El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable) • Disminuye la permeabilidad de la MP al agua

1. Membrana plasmática La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos y proteínas.

1. Membrana plasmática • Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que contiene. • Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas. • Tipos (por la forma en la que están dispuestas en la MP): - Periféricas: incluidas de manera parcial en una de las superficies de la membrana, unidas covalentemente a lípidos o asociadas a ellos mediante un dominio hidrofóbico. - Integrales: abarcan todo el espesor de la membrana. Son anfipáticas.

1. Membrana plasmática Ejemplos de estructuras de proteínas de membrana Segmento hidrófobo Barriles formados por diferente número de cadenas que configuran un canal o poro Glicosilación de proteínas y formación depuentes disulfuro entre cisteínas

Osmosis • Difusión de agua a través de una membrana que permite el flujo de agua, pero inhibe el movimiento de la mayoría de solutos. • La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento del agua a través de una membrana semi-permeable que separa dos soluciones de diferentes concentraciones. • Es una propiedad de tipo coligativa, (depende del número de partículas). • No depende de la masa ni la carga de las moléculas.

Movimiento de moléculas y el medio ambiente: • Soluto: Molécula que se disuelve en una solución • Solvente: Sustancia capaz de disolver las moléculas de soluto (generalmente agua) • Medio hipertónico: Mayor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro. • Medio hipotónico: Menor cantidad de moléculas de soluto fuera de la célula que dentro. • Medio isotónico: igual cantidad de moléculas de soluto fuera y dentro de la célula

Osmosis y membrana celular

Comportamiento de la célula animal y la vegetal: CELULA ANIMAL • Crenación: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y se arruga al perder agua. • Lisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y explota al llenarse de agua CELULA VEGETAL • Plasmolisis: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipertónico y pierde agua. Se observan areas blancas. • Turgencia: ocurre cuando la célula está expuesta a un ambiente hipotónico y esta comienza a llenarse de agua, pero no explota porque la pared celular la protege.

Elodea (hipotónica)

Elodea (hipertónica)

Medio isotónico Elodea Eritrocitos

2. Transporte a través de la membrana. • La MP tiene una permeabilidad selectiva. • A ↓ tamaño y ↑ hidrofobicidad, ↑difusión a través de la bicapa. • Moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa (la mayoría). • Es necesario un sistema de transporte para las moléculas impermeables a la bicapa: proteínas transportadoras de membrana

2. Transporte a través de la membrana. Tipos de transporte: DIFUSIÓN SIMPLE DIFUSIÓN FACILITADA TRANSPORTE PASIVO TRANSPORTE ACTIVO

3. Transporte pasivo: difusión simple. • T Pasivo: No necesita energía (ATP). • La difusión simple ocurre a través de la bicapa (inespecífico) o poros (específico). • Ocurre a favor de gradiente. • La capacidad de difundir a través de la bicapa depende de: - La diferencia de concentración a través de la membrana - La permeabilidad de la membrana a la sustancia (hidrofobicidad = lipofilia) - La Tª: determina la energía cinética de las moléculas - La superficie de la membrana • Ej. : O 2 y CO 2, Et. OH, NH 3, fármacos liposolubles

3. Transporte pasivo: difusión simple. Difusión simple a través de canales: • Agua: aquaporinas (permiten el paso por ósmosis). • Iones (Na+, K+). La apertura del canal está regulada por: -Ligando, su unión a una determinada región del canal provoca la transformación estructural que induce la apertura. - Voltaje (tema siguiente).

3. Transporte pasivo: difusión facilitada. • T Pasivo: No necesita energía. • Ocurre a favor de gradiente. • La difusión facilitada es específica y saturable: mediada por proteínas transportadoras. • Implica un cambio conformacional en la proteína. • Ejemplos: glucosa, algunos aminoácidos…

4. Transporte activo • Necesita energía (ATP) y proteínas transportadoras (receptor + ATPasa). • Es contra gradiente (“contracorriente”). • Mantiene las diferencias de concentración entre el LEC y el LIC (p. e. K+, Na+, Ca+2…), permite la absorción de micronutrientes en intestino y la reabsorción en el riñón… y la generación y transmisión del impulso nervioso • Tipos: - TA primario: la energia procede directamente del ATP… - TA secundario o acoplado: la energía procede del gradiente generado por el TA primario.

4. Transporte activo primario • Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-… Bomba de Ca+2 Bomba de Na+/K+ LEC LIC Mantiene ↓[Ca+2]LIC Mantiene ↓[Na+]LIC ↑[K+]LIC • Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas

4. Transporte activo primario Funciones de la bomba de Na+/K+ : - Proporciona energía para el transporte 2º de otras moléculas. - Las células nerviosas y musculares utilizan el gradiente K+/Na+ para producir impulsos eléctricos. - La salida activa de Na+ es importante para mantener el equilibrio osmótico celular.

4. Transporte activo secundario • La difusión de Na+ hacia el interior celular (a favor de gradiente) impulsa el movimiento de otra molécula en contra de su gradiente. - Simporte: la otra molécula se mueve en la misma dirección que el Na+ - Antiporte: en dirección opuesta • Ejemplos: transporte acoplado al Na+ de glucosa y AAs en células epiteliales del intestino delgado y de los túbulos renales, antiporte de H+ y Ca+2

4. Transporte activo secundario

5. Endocitosis y exocitosis: transporte masivo Endocitosis • Transporte de moléculas grandes • Ingestión de partículas y microorganismos (fagocitosis) Exocitosis Liberación (secreción) de hormonas y neurotransmisores

6. Comunicación intercelular • La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las células de intercambiar información fisicoquímica con el medio ambiente y con otras células. Tipos de comunicación intercelular Por ejemplo… Miocitos Neuronas Inflamación Coagulación Hormonas

6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores Receptores: proteínas o glicoproteínas presentes en la membrana plasmática, en la membrana de las organelas o en el citosol celular, a las que se unen específicamente moléculas señalizadoras (ligandos o mensajeros): • Hormonas • Neurotransmisores Receptor = cerradura • Citoquinas • Factores de crecimiento Ligando = llave • Moléculas de adhesión • Componentes de la matriz extracelular

6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores Receptores de membrana • Los mensajeros hidrosolubles (p. e. , hormonas) interaccionan con receptores de la superficie de las células diana. • El acoplamiento ligando-receptor desencadena una señal intracelular mediada por SEGUNDOS MENSAJEROS. TIPOS: • Receptores con actividad tirosina quinasa • Receptores acoplados a proteína G - Sistema adenilato ciclasa-AMPc -Sistema fosfolípidos de membrana - Sistema del calcio