Membrana Celular

Membrana Celular

Estructura de 5 a 10 nM dinámica que delimita la parte interior de una céula con el exterior a la célula

Funciones

1. Compartimentación

2. Plataforma para actividades bioquimicas

3. Barrera permeable selectiva

4. Transporte de solutos

La membrana plasmática encierra el contenido de la célula completa, mientra que las membranas nucleares y citoplasmaticas encierran diversos espacios intracelulares. Esto permite continuidad de actividades sin interferencia externa.

Los componentes que están incrustados en una membrana ya no flotan libremente, y se pueden ordenara para una interacción efectiva, sin depender de colisiones aleatorias.

Evitan el intercambio irrestricto de moléculas de un lado a otro.

Se cuenta con la maquinaria apropiada para transporta fisicamente sustancias desde un lado a otro de ella. Difusión

5. Respuesta a estímulos externos

Transducción de señales. Las membranas poseen receptores que se combinan con moléculas específicas (ligandos) o respondenn a otros tipos de estimulos para enviar señales y ordenes.

6. Interacción intercelular

Permite a las células reconocerse y señalizarse entre sí, adherirse cuando sea apropiado, e intercambiar materiales e información

7. Transformación de energia

Fotosintesis en la membrana de cloroplastos y absorción de luz en membrana exterior. Transferencia de energía química de carbohidratos y grasas al ATP en membranas de Mitocondrias

Estructuras

Capa bimolecular de lípidos donde los grupos polares ( cabezas) se dirigen hacia afuera para intereactuar con moléculas de agua al ser polares, y la cadena de acilo graso hidrofóbicas estarían adentor y protegidas.

El núcleo de la membrana compuesto por una lamina de lípidos de forma bimolecular que da estructura y barrera de difusión aleatoria.

Las proteínas que determinan funciones especificas para cada tipo de membrana para activdades especializadas.

Lípidos (Todos Anfipáticos)

Sus proporciones varían de acuerdo al tipo de membrana celular y sus funciones básicas que deban satisfacer

Como añadido, están los carbohidratos que pueden unirse tanto a las proteínas como a los lípidos.

La vaina de mielina en las celulas nerviosas, protege la célula de la electricidad al contar con una capa lipidica de alto grosor, y un contenido mínimo de proteinas.

Son digliceridos

Son la mayoria de lípidos que hay en la membrana y contienen un grupo fosfato

1. Fosfogliceridos

Solo dos de los grupos hidroxilo del glicerol están esterificados a ácidos grasos y el tercero está esterificado a un grupo fosfato hidrófilo.

Sin ninguna modificación, la molécula se llama ácido fosfatídico. Pero los fosfogliceridos de membrana tienen un grupo adiciona.

Esto grupos son:

1. De Colina: Fosfatidilcolina PC (Elimina grasa)

2. Etanolamina: Fosfatidiletanolamina PE

3. Serina: Fosfatidilserina PS (Unión a prot

4. Inositol: Fosfatidilinositol PI

Cada uno de estos grupos son pequeños e hidrofílicos y junto con el fosfato cargado negativamente al que está unido, forman un dominio altamente soluble en agua en un extremo de la molécula, llamado grupo cabeza.

Grupo Cabeza Polar =

Grupo adicional + fosfato

Combinaciones para formar fosfogliceridos.

Posibles grupos adicionales unidos al fosfato para formar cabeza polar y posteriormente unirse a la cola de glicerol + 2 ácidos grasos.

2. Esfingolipidos

Son esfingosina + ácido graso. Se unen por medio del grupo amino de la esfingosina. Lo que es una Ceramida.

La esfingosina es un aminoalcohol que contiene una larga cadena de hidrocarburos.

Tienen grupos adicionales esterificados al alcohol (esfingosina).

Fosforilcolina.

Unico fosfolipido de membrana que no está unido a un glicerol

Se forma la molecula Esfingomielina.

Hidrato de Carbono.

Se forma una molecula glucolipido

Si el carbohidrato es azúcar simple, se llamará cerebrósido

Los gangliósidos se identifican por las diferencias en su moléculas de carbohidratos

Si se trata de un pequeño grupo de azúcares que incluye ácido siálico, se llamará gangliósido

Sus cadena de acilo graso tienden a ser más largas y altamente saturadas que las de los fosfoglicéridos.

Afectaciones

3. Colesterol

Están ortientadas con su pequeño grupo hidroxilo hidrofilico hacia la superficie de la membrana, y el resto de la molecula incrustada en la bicapa lipidica. Le da rigidez a la membrana y mantiene fluidez general. Se distribuye uniforme.

Se diferencian en los tipos de lípidos, la naturaleza de los grupos cabeza y las especies particulares de las cadenas de acilo.

Liposomas como vehiculos para administrar fármacos o moléculas de DNA. Hechos a partir de fosfatidilcolina en una solución acuosa que forma una pared. A esta pared se le puede agregar una proteína que identifique a la célula blanco y su superficie. Caelyx

Asimetría de Lipidos.

Capa externa con concentración alta de PC y baja concentración de PE y PS. PI concentrado en capa interna

PE se concentra internamente y tiende a promover la curvatura de la membran.

PS se une a residuos de lisina y arginina ionicamente. También brinda indicaciones como para marcar linfocitos envejecidos, y en las plaquetas conduce a la coagulación de la sangre

PI

Todos los gluucolipidos se encuentran en la capa externa. Sirven como receptores paara ligandos.

Concentraciones

Carbohidratos (Oligosacáridos hidrofilicos, cortos y ramificados, con menos de 15 azucares por cadena)

Se unen de forma covalente a las proteinas para formar glucoproteínas y a los lípidos para formar glucolipidos

Independientemente a la membrana que este unido, siempre se orienta hacia afuera.

Ayudan en la mediación de las interacciones celulares con el entorno y en la clasificación de proteínas de membrana en diferentes compartimientos celulares.

Los carbohidratos de los glucolipidos en la membrana plasmatica de los glóbulos rojos determinan si el tipo de sangre de una persona es A, B, AB u O

Tipo A: Tiene una enzima que añade N- acetilgalactosamina al final de la cadena.

Tipo B:Tiene una enzima que añade galactosa al final de la cadena.

Tipo AB: Posee ambas

Tipo O: Carecen de enzimas capaces de enlazar cualquiera de los azúcares terminales.

Proteínas

Su orientación depende de la función necesaria satisfacer, o con quien se vaya interactuar.

1. Proteínas Integrales: (Transmembra) Anfipáticas.

Traspasan totalmente la bicapa lipídica, y por ello tienen dominios que sobresalen de los lados extracelular y citoplásmico de la membrana.

Son capaces de ser receptoras que unen sustancias específicas en la superficie de la membra.

Canales transportadores involucrados en el movimiento de iones y solutos a través de la membrana

Agentes que transfieren electrónes durante los procesos de fotosíntesis y respiración.

Se mantienen en la membrana por fuerzas de van der waals. Queda sellada, atrapada.

Es ideal que se puedan mover lateralmente dentro de la membrana.

2. Proteínas periféricas de membrana.

Asociadas a la membrana por enlaces iónicos débiles. (No covalentes)

Se localizan completamente fuera de la capa lipídica, ya sea en el lado citoplasmático o extracelular.

Proporcionan soporte mecánico para la membrana, y funcionan como un ancla para proteínas integrales.

También pueden servir como enzimas, capas especializadas, o transmisores de señales.

3. Proteínas de membrana ancladas a lípidos.

Se localizan fuera de la membrana y se unen colaventemente a los lipidos que están dentro de la bicapa.

Las prooteínas GPI son una de los tanto tipos y hacen referencia a las proteínas que tienen enlaces glucosilfosfatidilinositol.

Patología por deficiencia de síntesis de GPI es la anemia hemoglobinuria paroxística nocturna.

Proteínas ancladas a la membrana por una o más cadenas larga de hidrocarburos.

Dominio Transmembrana, segmento de la proteína unido a la capa bilipidica, cadena de aprox 20 AA. no polar

La fluidez de la bicapa se ve afectad por la temperatura, la longitud de cadena del ácido graso y el colesterol que da rigiidez.

La fluidez permite la dinámica de la bicapa, y que las interacciones se den dentro de la membrana,

Mantenimiento de la fluidez es regular la temperatura para lograr la homeostasis celular.

Balsas de Lípidos, Colesterol y esfingolípidos forma microdominios que tienden a flotar dentro del entorno más fluido.

Naturaleza dinámica de la membrana plasmática

Un fosfolípido se puede mover lateralmente dentro de la misma hoja o capa individual con considerable facilidad.

Para que ocurra la voltereta el grupo cabeza hidrofílico, debe pasar a través de la lámina hidrofóbica interna de la membrana. Sin embargo las Flipasas mueven activamente ciertos fosfolípidos de una capa a la otra, interviniendo en la asimetría.

Si no hay un grupo molar se mueve más rápido.

Difusión de las proteínas de membrana tras la fusión celular

La fusión celular es una técnica mediante la cual dos tipos diferentes de células, o células de dos especies diferentes, se pueden fusionar para producir una célula con un citoplasma común y una sola membrana plasmática continua.

Se puede inducir la fusión con adición de virus inactivos que se adhieren mediante la adición de polietilenglicol compuesto o mediante una descarga eléctrica leve.

Esto concluyó en la idea de que las proteínas transmembranales eran capaces de movimientos virtualmente ilimitados.

Dominios de Membrana

La mayoría de las membranas exhiben variaciones en la composición y movilidad de las proteínas, especialmente en células cuyas diversas superficies exhiben diferentes funciones.

- Membrana apical: Regulación de la ingesta de nutrientes y agua.

-Membrana plasmática lateral: Contacto y adhesión celular, comunicación celular.

-Membrana basal: Contacto célula - sustrato, generación de gradiente de iones.

Eritrocitos, glóbulos rojos

Son las células más populares usadas para el estudio de membranas. Haciendo la hemólisis, que es ponerlas en solución salina diluidas, se pueden drenar y que quede solo la membrana.

Las proteínas transmembranales con carbohidratos de los eritrocitos son la banda 3 y la glicoforina

- Banda 3: Sirve como un canal para el intercambio pasivo de aniones a través de la membrana.

-Glicoforina: Proveer cargas negativas a partir del ácido siálico, para que los glóbulo rojos en los vasos se repelan entre sí. Recibe la malaria.

Individuos sin glicoforina A o B están protegidos de malaria.

Su membrana está soportada por un esqueleto fibrilar compuesto de proteínas periféricas, principalmente espectrina. Esta se une a la membrana por otra proteína anquirina mediante enlaces no covalentes. Las redes de espectrina se logran unir gracias a la actina y tropomiosina (Proteínas contráctiles)

Anemias por eritrocitos débiles, normalmente se deben a mutaciones en anquirina o espectrina.

Los glóbulos rojos requieren ser duraderos, flexibles y resistentes.

Para ello la red actuantes de actina - espectrina proporciona a el eritrocito las condiciones requeridas.