MEMBRANA PLASMATICA

La membrana plasmática, membrana celular o plasmalema, es una bicapa lipídica que delimita todas las células

Es una estructura laminada formada por fosfolípidos, glicolípidos y proteínas que rodea, limita, da forma y contribuye a mantener el equilibrio entre el interior (medio intracelular) y el exterior (medio extracelular) de las células

Tienen un grosor de entre 5 y 8 nm y apariencia trilaminar (dos bandas oscuras separadas por una banda clara)

Regula la entrada y salida de muchas sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular.

Organizaciones moleculares:

1855 naegeli lo denomino “membrana plasmática” a una película invisible que envolvería a las otras células y así se realizaron los fenómenos osmóticos.

1902: overton sostuvo que estaba formada por una pequeña capa de lípidos.

1925: gortel y grendell hablaron por primera vez de una bicapa lipídica, tras observaciones de las membranas de los eritrocitos humanos en las cuales había gran cantidad de fosfolípidos como para que solo existiera una sola capa.

1935: danelli y Davson “la membrana plasmática tendría una bicapa lipídica con proteínas formando capas continuas sobre ambas superficies” (esta teoría fue errónea)

1959 Robertson: propuso el “modelo de unidad de membrana”; el interpreto el modelo de danielli –Davson, con lo que pensó que las líneas densas corresponderían a supuestas capas enganchadas a los lípidos de la bicapa central.

1972: Singer y nickolson propusieron “modelo de mosaico y fluido”.

En este último modelo los lípidos se colocan en una delgada lamina biomolecular, mientras que las proteínas integrales están insertadas en la capa fluida. Una de las propiedades es que constituye una estructura aplanada, su fluidez le permite tanto a los lípidos como a las proteínas un desplazamiento estructural, otra característica que presenta seria su simetría entre sus componentes.

Lípidos en la membrana:

La composición varía según sea la membrana, principalmente encontramos a los fosfolípidos formando parte de estas pero también podríamos hallar al colesterol.

El lípido más abundante en la membrana plasmática podría es un fosfolípido

siendo este la fosfatifilcolina ya que es muy importante es un fosfolípido

que, junto con las sales biliares, ayuda a la solubilización de los ácidos

biliares en la bilis

La viscosidad que presenten los lípidos en la membrana será mayor según sea la cadena hidrocarbonada.

Los fosfolípidos son unas moléculas antipáticas formadas por una cabeza polar o zona hidrofilica y una cola apolar o zona hidrofóbica, están formados por un glicerol unido a un grupo fosfato con una de varias posibles moléculas hidrofilicas las cuales pueden ser: etanolamida, colina y serina.

También puede haber esfingomielina la cual posee colina pero su alcohol es el esfingosina

A pH neutro los grupos polares de los fosfolípidos son neutros excepto la fosfatidilserina que posee carga negativa e imprescindible para la proteína quinasa C ya que la hace ser funcional; la fosfatidilserina y la fosfatidiletanoamida (fosfolípido acido) se encuentran en la cara interna de la membrana mientras que la fosfatidilcolina se encuentra en la cara externa. Otros lípidos menos abundantes son por ejemplo los fosfoinositol, la cardiolipina, e fosfatidilglicerol, sulfolipidos, estos poseen cargas negativas y son lípidos ácidos; los más abundantes son los no cargados.

La presencia de estos fosfolípidos cargados es fundamental para los fenómenos de fusión ya que por ejemplo en los fenómenos de endocitosis y exocitosis el catión Ca+ provoca que se separen los fosfolípidos cargados negativamente de los demás y se agrupen en una Fase de gel mientras que la demás parte queda muy fluida..

El colesterol es importante en la mayoría de membranas biológica ya que posee la mayor parte de estas, la membrana posee casi la misma moléculas de colesterol que fosfolípidos; en la mayoría de procariotas el colesterol se encuentra ausente, este colesterol posee una cabeza polar que se encuentra en la pate superficial de la membrana, el resto es hidrofóbico y se encuentra en la zona interna de la bicapa.

Este colesterol es capaz de aumentar a impermeabilidad de la bicapa aumentando la viscosidad a 37º y mantiene la fluidez ante una disminución de temperatura.

Proteínas en la membrana:

Están como canales o receptores

Gran cantidad de ellas son enzimas

Existen muchas diferencias entre las proteínas de las membranas mitocondriales a las de los discos foto receptores (neuronas de la retina).

Proteínas integrales y periféricas:

Las proteínas integrales son en su mayoría transmembranosas , estas proteínas son las glucoproteinas.

En algunos caos las proteínas integrales no son transmembranosas pero están unidas de forma covalente a los lípidos de la membrana del lado citosolico, representan más del 70% del total. En ocasiones algunas fosfolipasas celulares pueden desprender estos enlaces lipídicos.

Las proteínas transmembrnosas pueden desarrollar enlaces iónicos con la cabeza polar de los fosfolípidos y quizá esto contribuye a la estabilidad de la membrana, las proteínas transmembranosas pueden ser de paso único o múltiple es decir en una secuencia como cuerda doblada.

Las proteínas periféricas no son transmembranosass y se asocian a la membrana de manera débil, pueden aislarse fácilmente de manera bioquímica a pH alto, en soluciones salinas, etc.

Glúcidos en la membrana:

Constituyen el 8% del peso seco de la membrana.

Los oligosacáridos se encuentran unidos covalentemente a los lípidos (glucolipidos) a la membrana o a proteínas (glucoproteinas).

Los glucosaminoglucanos unidos a proteínas (proteoglicanos) también son componentes de la membrana plasmática

Los glúcidos son mayores en la membrana plasmática que en el sistema de endomembranas y lo mismo sucede con los glucoproteinas, los proteoglucano son exclusivos de las membranas plasmáticas

A Los glucoesfingolipidos también podemos encontrarlos en las membranas plasmáticas y se clasifican en cerebrosidos y ganglosidos ambos poseen dos cadenas hidrofóbicas un ácido graso y una esfingosina (animoalcohol) las cuales constituyen a una caramida, esta parte permanece en la región interna de la bicapa en la parte hidrofóbica mientras que el componente glúcido el cual diferenciara si se trata de un cerebrosido (una galactosa o una glucosa) o un gangliosido (oligosacáridos) se colocara en la parte superior de la bicapa.

Cubierta celular o glucocalix:

Posee un grosor de aproximadamente unos 10-20nm y no es posible observarlo en el microscopio óptico y aun en los microscopios electrónicos se logra observar como unos filamentos, sin embargo su naturaleza polianionica le permite unirse con componentes como la ferritina cationizada o el rojo rutenio.

Por ejemplo en los entreocitos (células epiteliales del intestino encargadas de la absorber diversas moléculas alimenticias) el glucocalix tiene un mayor tamaño.

Funciones:

1. Microambiente: modifica las concentración de sustancias a nivel de la superficie, su naturaleza polianionica hace que afecte el ambiente catiónico extracelular. ej.: en la membrana muscular se encuentra rodeada de glucocalix capaz de atrapar los cationes Na + .los cuales penetran en la membrana.

2. Enzimas: en el glucocalix delos entreocitos hay actividad enzimática digestiva terminal.

3. Protección: protege a las membranas del daño químico o mecánico y también contribuye para distancias ciertas moléculas.

4. Reconocimiento celular: sin duda la más importante ya que permite las interacciones celulares.

Fluidez de la membrana:

A temperaturas muy bajas los lípidos presentes en las membranas tienden adoptar un ordenamiento casi cristalino, mientras que a temperaturas elevadas la membrana pasa al estado fluido.

La temperatura de transición de ambos estados depende de la composición lipídica de los ácidos grasos, por lo tanto la temperatura de transición será mayor cunado mayor sean la composición de los ácidos grasos saturados, por el contrario los cambios de orientación existentes en los ácidos grasos insaturados (los que poseen enlaces dobles o triples) dificultan el ordenamiento (paracristalino), esta temperatura será menos cuando más abundante sea el tipo de ácido graso.

Los organismos homeotermos poseen ácidos graos saturados, mientras que los organismos poiquilotermos poseen ácidos graso insaturados.

El colesterol por su parte tiende aumentar la rigidez de la membrana y en el caso de los organismos procarioticos cuando crecen a bajas temperaturas sus fosfolípidos son más insaturados que cuando se encuentran a temperaturas altas, esto se denomina adaptación homeoviscosa

Permeabilidad de las membranas:

La permeabilidad es fundamental para las membranas, esta función determina que sustancias pueden ingresar a las células, muchas de ellas no son necesarias para mantener los procesos vitales y la síntesis de sustancia. También regula el pasaje de agua y la salida de productos de desecho que deben de eliminarse de la célula.

Las células requieren nutrientes del exterior y deben eliminar sustancias de desecho procedentes del metabolismo y mantener su medio interno estable. La membrana presenta una permeabilidad selectiva, ya que permite el paso de pequeñas moléculas, siempre que sean lipófilas, pero regula el paso de moléculas no lipófilas.

El paso a través de la membrana posee dos modalidades:

1. El transporte pasivo. Es un proceso de difusión de sustancias a través de la membrana. Se produce siempre a favor del gradiente, es decir, de donde hay más hacia el medio donde hay menos. Este transporte puede darse por: 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.

1. Difusión simple a través de la bicapa (1). Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroideas, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles. Y sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de muy

pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple. La difusión del agua recibe el nombre de ósmosis

2. 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.

Difusión facilitada (3). Permite el transporte de pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc, que al no poder, que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínass 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. 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. Se produce cuando el transporte se realiza en contra del gradiente electroquímico. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

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 para bombear estos iones.

Toda la porción citoplasmática que carece de estructura y constituye la parte líquida del citoplasma, recibe el nombre de citosol por su aspecto fluido. En él se encuentran las moléculas necesarias para el mantenimiento celular