MEMBRANA PLASMÁTICA - GUÍA DE ESTUDIO

TEMA 2. MEMBRANA PLASMÁTICA
GUÍA DE ESTUDIO

2.- Describirá la composición molecular, organización y funciones de la membrana plasmática.

2.1 Describirá las características y funciones de los lípidos.

- Tipos de lípidos.

* Fosfolípidos:

- Fosfatidilcolina

- Fosfatídilserina

- Fosfatídiletanolámina

- Fosfatídilinositol

- Fosfatidilglicerol

- Difosfatidilglicerol

* Esfingolípidos:

- Esfingomielina

- Glucolípidos complejos

* Cerebrósidos

* Gangliósidos

* Colesterol

- Disposición en la membrana

- Movimiento molecular

- Funciones

- Anfipatía.

2.2 Describirá las características y funciones de las proteínas.

- Integrales ( intrínsecas )

- Transmembranosas: Paso simple. Paso múltiple.

- No transmembranosas

- Extrínsecas ( periféricas )

- Disposición en la membrana

- Anfipatía

- Función

2.3 Describirá las características y funciones de los hidratos de carbono.

Hidratos de carbono: ( glúcidos )

- Oligosacáridos

- Glucolípidos

- Glucoproteínas

2.4 Mencionará el concepto de fluidez de las membranas o teoría del mosaico fluido.

- Fluidez como propiedad de los fosfolípidos.

* Influencia de la temperatura corporal

* Proceso de autosellado 

- Movimientos de las proteínas

* Lateral

* Sobre su eje

- Adhesión y función de membranas

2.5 Enumerará las características estructurales y funcionales del esqueleto membranoso.

* Espéctrina

* Actina - tropomiosina

* Ancrina

* Proteína banda 4.1

* Proteína banda 3

* Glucoforina

- Disposición estructural

- Importancia

MATERIALES

James

4.18. Composición de los fosfolípidos.

4.12. Disposición de los fosfolípidos en una solución acuosa: Lliposoma.

4.15. Composición molecular de la membrana.

4.17. Proteínas integrales de la membrana.

Paniagua

- Acetato: Fig. 2.4 Representación tridimensional del modelo de mosaico fluido.

- Acetato. Fig. 2.5 Composición molecular de la membrana.

- Acetato. Fig. 2.6 Desplazamiento de las proteínas por las membranas.

- Acetato. Fig. 2.7 Composición de los lípidos de la membrana.

- Acetato. Fig. 2.8 Proteínas esqueléticas de la membrana del eritrocito.

De Robertis 

- Acetato. Fig. 4.2 Esquema de la membrana plasmática.

- Acetato. Fig. 4.3 Disposición de las proteínas de la membrana.

- Acetato. Fig. 4.4 Esquema de una proteína transmembranosa.

- Acetato. Fig. 4.5 Esquema de proteínas transmembranosas

- Acetato. Fig. 4.6 Esquema de la cubierta celular o glucocáliz

- Acetato. Fig. 4.12 Esquema de la composición del esqueleto en la membrana del eritrocito.

TEMA 2. MEMBRANA PLASMÁTICA
UNIDAD TEMÁTICA

GENERALIDADES

      La célula está rodeada por una membrana denominada membrana plasmática. La membrana delimita el territorio y controla el contenido químico de la célula. Está formada por lípidos, proteínas y glúcidos, en proporción de 40%, 50% y 10% respectivamente. En el cuerpo humano existen dos células que son las: células de Schwann y el Oligodendrocito encargadas de producir la mielina en el sistema nervioso, en donde la proporción proteína-lípido cambia a 20% de proteína y 79% de lípidos. Además todos los organelos membranosos presentan la misma configuración que la membrana plasmática.

      La membrana plasmática se forma de una doble capa de lípidos y las proteínas se disponen en una forma irregular y asimétrica entre ellos. Estos componentes presentan movilidad, lo que confiere a la membrana un elevado grado de fluidez. Por el aspecto y comportamiento a este modelo se le denomina " modelo de mosaico fluido ".

      La membrana plasmática no es visible al microscopio de luz. El microscopio electrónico permite su visualización, aunque la técnica de contraste negativo y criofractura - réplica ha mejorado su observación. El grosor es de aproximadamente de 10nm. Para estudiarla se han utilizado a los eritrocitos como células de fácil manejo para su experimentación, ya que carecen de núcleo y organelos.

COMPOSICIÓN MOLECULAR

LÍPIDOS
      Las principales moléculas lipídicas son: fosfolípidos, esfingolípidos ( derivados de la esfingosina ) y colesterol.
      Lípidos: Hay unas 5 x 106 moléculas de lípidos por micrómetro cuadrado, en la membrana celular.

FOSFOLÍPIDOS
      Están formados por una molécula de glicerol esterificado con dos ácidos grasos. El tercer hidróxido está esterificado con un fosfato, este fosfato se une a: colina, serina, etanolamina, inositol o a otro glicerol.
      Al ácido fosfatídico unido a la colina se le denomina: fosfatidilcolina. Al ácido fosfatídico unido a serina: fosfatidilserina. Al ácido fosfórico unido a la etanolamina: fosfatidiletanolamina. Al ácido fosfórico unido al inositol: fosfatidilinositol. Al ácido fosfórico unido al glicerol: difosfatidilglicerol. En la membrana externa a esta molécula se le pueden unir oligosacáridos.

ESFINGOLÍPIDOS
      Es un aminodialcohol con un largo grupo hidrocarburo terminal, a esta unión molecular se le denomina ceramida.
      La ceramida unida a la colina forma la esfingomielina.
      La ceramida unida a carbohidratos forma: cerebrósidos, ejemplo: galactocerebrósidos, pues el carbohidrato es una galactosa. Los gangliósidos es la unión de una ceramida y el ácido siálico, muy abundante en las membranas neuronales.

COLESTEROL
      Son moléculas derivadas del ciclopentano - perhidrofenantreno, el más común es el colesterol. La función de las moléculas de colesterol es aumentar la viscosidad de la membrana a 370C y mantener la fluidez a la disminución de la temperatura.
      Todos los lípidos mencionados los encontramos en una bicapa, ya que estas moléculas en disolución acuosa se comportan como bipolos ( anfipatía ) uno hidrodrofóbico y otro hidrofílico.
      Las porciones hidrofóbicas se unen a otras permaneciendo " pies con pies " quedando las porciones hidrofílicas ( cabezas ) en el lado opuesto. Los lípidos tienen una gran libertad de movimiento dentro de su monocapa: pueden girar sobre su eje velozmente, balancear y flexionar sus cadenas hidrocarbonadas. Algunos lípidos pueden trasladarse de una monocapa a otra requiriendo la intervención de enzimas flipasas que realizan esta función, esto ocurre en ciertos organelos. El movimiento lipídico libre permite que la membrana sea fluida.

PROTEÍNAS

      Las proteínas representan el componente funcional fundamental de las membranas
biológicas. Desempeñan un importante papel en la estructura y en su permeabilidad, ya sea como canales o transportadores, enzimas, receptores y adhesión celular. Estas funciones las desarrollan tanto en la membrana celular como en los organelos membranosos.
      Las proteínas de las membranas se clasifican en: integrales (intrínsecas) y periféricas ( extrínsecas ).
      Las integrales pueden cruzar la membrana en su bicapa llamándose transmembranosas, pueden ser de paso único o múltiple. Algunas proteínas están parcialmente adheridas a una monocapa lipídica por medio de enlaces covalentes.

      Proteínas periféricas no penetran en el interior hidrofóbico y se asocian a la membrana con interacciones débiles, ya sea con proteínas integrales, como con las cabezas hidrofílicas de los fosfolípidos, ya sea del lado citosólico o del extracelular.

      Las proteínas pueden rotar sobre su eje y moverse lateralmente.

      Las proteínas membranosas más estudiadas son la del eritrocito, las más conocidas son: glucoforinas, proteínas en banda 2.1, 3, 4.1, anquirina, espectrina, actina, tropomiosina, aducina y la gliceraldehido - 3 - p - deshidrogenasa.

HIDRATOS DE CARBONO

      Los hidratos de carbono están presentes en la membrana plasmática unidos a proteínas (glucoproteínas ) o unidos a lípidos ( glucolípidos ).
      Se encuentran unidos a la porción externa de la membrana.

FLUIDEZ DE LA MEMBRANA

TEORÍA DE MOSAICO FLUIDO

      Tanto los lípidos como las proteínas pueden tener una considerable libertad de movimiento lateral dentro de la membrana. La fluidez de la bicapa lipídica es la responsable del proceso de autosellado. Así es posible introducir una fina micropipeta de vidrio en el interior de una célula con el fin de inyectar una substancia, efectuar mediciones, etc. Al retirar la micropipeta, el pequeño orificio en la membrana se cierra por sí mismo. Existen numerosos procesos fisiológicos que dependen de la movilidad de las proteínas: procesos de transporte, enzimáticos, adhesión, entre otros, que es posible gracias a la fluidez de la membrana. El colesterol aumenta la impermeabilidad de la bicapa, aumenta la viscosidad a 370C y mantiene su fluidez a baja temperatura.

ESQUELETO DE LA MEMBRANA

      El esqueleto de la membrana es un sistema interconectado de proteínas integrales y del citoesqueleto que controla la forma celular, la estabilidad de la membrana, la organización de dominios membranosos y la adhesión celular. La célula mejor utilizada para estudiar el esqueleto de la membrana es el eritrocito. Por debajo de la membrana de éste subyace una malla filamentosa formada de espectrina, cortos filamentos de actina-tropomiosina y otras proteínas asociadas.       Esta red continua se adhiere a proteínas integrales por medio de la proteína de banda 4.1 y la ancrina, las que se unen a la proteína transmembranosa banda 3, que además es un canal de intercambio aniónico. Existen numerosas proteínas que no se unen directamente a la membrana del eritrocito que contribuyen a la estabilidad de su esqueleto.

TEMA 2. MECANISMOS DE TRANSPORTE
A TRAVÉS DE LA MEMBRANA

GUÍAS DE ESTUDIO

2.-Comparará los mecanismos de transporte a través de la membrana.

2.1 Explicará las diferencias entre el líquido intracelular y extracelular.

- Gradiente de concentración

- Gradiente eléctrico

- Gradiente químico

2.2 Distinguirá los mecanismos que intervienen en la homeostasis celular.

- Osmosis

2.3 Definirá los términos de transporte unidireccional de una sola molécula y de dos moléculas en la misma dirección o en dirección opuesta.

- Uniporte
- Cotransporte: Simporte
                      Antiporte
- Ejemplos de cada uno de ellos.

2.4 Examinará los mecanismos del transporte de moléculas pequeñas, transporte pasivo y activo.

- Transporte pasivo:

*Condiciones para el transporte pasivo

*Difusión simple:

*Polaridad de las moléculas

*Especificidad 

*Flujo

*Difusión facilitada

*Canales iónicos

*Vías 

*Proteínas transportadoras

*Especificidad
- Transporte activo

*Primario, secundario

*Ejemplos de cada uno de ellos.

*Características

*Tipos: bombas

2.5 Describirá brevemente el transporte de moléculas en masa.

-Endocitosis: pinocitosis
                    fagocitosis
-Exocitosis

MATERIALES
-De Robertis
Acetato
Tabla 4.4 ( pág. 96 )

Concentración iónica y potencial estable en el músculo

-James

4.21 Gradiente Electroquímico

4.20 A Canal de Difusión facilitada

B Canal de iones cooperativos

C Canales de compuerta

1 ) Transportador móvil

4.23 Bomba de Na y K.

4.25 a y b Fagocitosis

4.26 a y b Pinocitosis

TEMA 2. MECANISMOS DE TRANSPORTE
A TRAVÉS DE LA MEMBRANA
UNIDAD TEMÁTICA

La presencia de la membrana establece una neta diferencia entre el líquido intracelular y extracelular en el que está inmersa la célula. Esta diferencia está conservada utilizando procesos naturales como difusión y transportando substancias específicas dentro y fuera. De manera general podemos decir que en el líquido extracelular existe mayor cantidad de Na+ y CI- y menor cantidad de K+ que en el interior celular. Esto crea una diferencia de cargas, también llamada gradiente eléctrico, una diferencia de iones llamada gradiente químico y una diferencia de iones y/o cargas llamado gradiente de concentración.

El movimiento neto de partículas de una substancia es de regiones de mayor concentración a regiones de menor concentración de esa substancia.

El agua se mueve con mayor facilidad que la mayoría de los solutos y se desplaza hacia donde estos están más concentrados. Este proceso se llama osmosis.

La mayoría de las substancias necesarias para las células son moléculas polares o con carga neta, si las moléculas se transportan a favor del gradiente de concepción este proceso ocurre espontáneamente y se habla de transporte pasivo. Si lo hacen en contra del gradiente el proceso necesita energía para poder realizarse y se habla de transporte activo.

TRANSPORTE PASIVO

DIFUSIÓN SIMPLE

      Ocurre a través de la bicapa lipídica. Ejemplo: los gases ( O2 y CO2 ), benceno, ciertos medicamentos liposolubles, metanol, etanol y glicerol.
      A través de canales: (proteínas). Los cuales son específicos, selectivos y pasivos. Hay de diferentes tipos y son regulados por diferentes estímulos: (químicos, eléctricos o mecánicos).

      Canales iónicos, permiten el paso de un solo ion. Tienden a saturarse a altas concentraciones.
      Regulados por voltaje: Para Na+, K+ y Ca+. Ejemplo: Células musculares. (Canal de Na+ ).
      Regulados por ligando: Ejemplo: Receptor de acetil - colina. (Canal de Na+).
      Regulados mecánicamente: Ejemplo: Células neuroepiteliales del oído interno.

DIFUSIÓN FACILITADA

      Las proteína transportadora o permeasas constituyen la difusión facilitada, son muy específicas y discriminan incluso entre isómeros. (Glucosa, galactosa). Dentro de las proteínas transportadoras se incluyen los ionóforos (móviles y formadores de canales) Ejemplo: valinomicina, gramicidina e ionóforo A23187.
      Los transportadores pueden llevar un solo tipo de moléculas, transporte sencillo o UNIPORTE o simultáneamente dos tipos de moléculas COTRANSPORTE. Si las substancias se transportan en la misma dirección se denominan transporte paralelo o SIMPORTE, y si se transportan en direcciones opuestas se habla de transporte antiparalelo o ANTIPORTE.

TRANSPORTE ACTIVO:

       Cuando el transporte es en contra del gradiente electroquímico y se requiere uso de energía se llama transporte activo primario. Se realiza por Bombas o ATPasas. El secundario está mediado por proteínas cotransportadoras.

      Son ejemplos de transporte activo primario:
Bombas de protones: Asociados a las membranas plasmáticas y otras a organelos membranosos, lisosomas, endosomas, gránulos secretorios.

      Bombas de Ca+: Existen en la membrana plasmática y en las membranas internas como las del retículo sarcoplásmico.

      Glucoproteína P- 170. Se encuentra en membranas plasmáticas de los hepatocitos, enterocitos y células del epitelio renal.

      Bomba de Na+ y K+ ( electrogénica ).
      Transporte Activo Secundario: En este caso se utiliza la energía potencial contenida en la substancia Cotransportada que tiene un gradiente favorable. El elemento más importante es el Na+. Ejemplo: para introducir glucosa en los enterocitos o epitelio renal; para sacar Ca+ de los Cardiocitos.

      Transporte en masa: En este tipo de transporte las partículas no atraviesan las membranas sino que el material se incorpora a las células o se elimina por deformación y fusión de membranas. Ejemplo de este tipo de transporte son las enzimas, ácidos nucleicos, histonas.

      La endocitosis incorpora por medio de vesículas las partículas. Si son visibles al microscopio de luz se denomina fagocitosis. Si son visibles solo al microscopio electrónico o se trata de líquidos con substancias disueltas se llama pinocitosis.

      La exocitosis es el proceso inverso y se utiliza para verter al exterior diversas substancias como enzimas u hormonas (Secreción Celular).

ECA Estudio y Centro de Aprendizaje