Membranas celulares

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.

Funciones de las membranas celulares. Paso de sustancias. Mensajeros químicos.

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

Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas

1. Membrana plasmática

COLESTEROL

1. Membrana plasmática

• El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable)• Disminuye la permeabilidad de la MP al agua

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

Segmento hidrófoboBarriles formados por diferente número de

cadenas que configuran un canal o

poroGlicosilación de

proteínas y formación depuentes disulfuro

entre cisteínas

1. Membrana plasmática

Ejemplos de estructuras de proteínas de membrana

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 isotónicoElodea 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.

TRANSPORTE ACTIVO

TRANSPORTE PASIVO

DIFUSIÓN SIMPLE DIFUSIÓN FACILITADA

Tipos de transporte:

• T Pasivo: No necesita energía (ATP).

• La difusión simple ocurre a través de la bicapa (inespecífico) o por 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.: O2 y CO2, EtOH, NH3, fármacos liposolubles

3. Transporte pasivo: difusión simple.

• 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 simple.

Difusión simple a través de canales:

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

Bomba de Ca+2 Bomba de Na+/K+

Mantiene ↓[Ca+2]LIC

Mantiene ↓[Na+]LIC

↑[K+]LIC

LEC

LIC

• Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-…

• Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas

4. Transporte activo primario

- 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.

Funciones de la bomba de Na+/K+ :

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

4. Transporte activo secundario

5. Endocitosis y exocitosis: transporte masivo

Endocitosis

Exocitosis

• Transporte de moléculas grandes• Ingestión de partículas y microorganismos (fagocitosis)

Liberación (secreción) de hormonas y neurotransmisores

6. Comunicación intercelular

Tipos de 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.

Miocitos Neuronas Inflamación HormonasPor ejemplo…

Coagulación

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• Citoquinas• Factores de crecimiento• Moléculas de adhesión• Componentes de la matriz

extracelular

Receptor = cerraduraLigando = llave

Receptores de membrana

• Receptores con actividad tirosina quinasa

• Receptores acoplados a proteína G- Sistema adenilato ciclasa-AMPc- Sistema fosfolípidos de membrana- Sistema del calcio

• 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:

6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores