Estructura y Funciones de la Membrana Celular: Transporte y Comunicación

Membrana Celular

Son láminas fluidas que se comportan como barreras selectivamente permeables para mantener unas condiciones fisicoquímicas. Tiene una estructura asimétrica. La estructura consiste en una bicapa lipídica que constituye el componente estructural básico, y un conjunto de proteínas distribuidas a un lado u otro de la bicapa o inmersas en ella, responsables de las actividades específicas. (Estructura asimétrica) Denominado modelo mosaico fluido propuesto por Singer y Nicholson.

Bicapa lipídica: constituido por fosfolípidos (50%) y un conjunto de proteínas (50%)

Propiedades de las Bicapas

En los lípidos hay: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol. Todos estos componentes son moléculas anfipáticas.

Autoensamblaje

En medio acuoso, la formación de bicapas es espontánea. Las porciones hidrófobas de las moléculas quedan en el interior y las hidrófilas hacia el exterior.

Autosellado

Estas bicapas tienden a cerrarse, formando vesículas huecas en los extremos hidrófobos que podrían estar en contacto con el agua.

Impermeabilidad

Actúa de barrera de contención, impidiendo que escape de la célula la mayor parte de su contenido hidrosoluble. E impidiendo la entrada de iones y moléculas hidrosolubles (son difíciles de pasar).

Fluidez

Es un constante movimiento de fosfolípidos en los cuales hay varios tipos de movimientos (flexión, rotación, difusión lateral y movimiento flip-flop). El colesterol es un componente de la membrana plasmática cuya función es aumentar la rigidez y disminuir la fluidez.

Las Proteínas de la Membrana

Son las que posibilitan las funciones de la membrana, de las cuales actúan como:

• FUNCIONES RECEPTORAS: para comunicación celular.
• FUNCIONES TRANSPORTADORAS de soluto.
• FUNCIONES DE TRANSPORTADORAS de electrones.
• FUNCIONES de reacciones enzimáticas.

Tipos

Integrales

Fuertemente unidas a la membrana. En las cuales algunas proteínas atraviesan la membrana una vez o incluso varias veces (hasta 7 veces) multipaso.

Periféricas

Están a un lado y otro de la membrana, unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos u otras proteínas integrales. Los lípidos y las proteicas tienen capacidad de movimiento. Sin embargo, las células pueden restringir estos movimientos y a consecuencia de esto aparecen los dominios de membrana. Los dominios de membrana tienen unas funciones como captación de nutrientes, recepción y transmisión de estímulos.

Membrana Plasmática

Limita y relaciona el interior de la célula con el exterior. Similitud con otras biomembranas. La cara externa se llama glucocálix, formado por los oligosacáridos unidos a los glucolípidos y glucoproteínas. El glucocálix protege de daños físicos y químicos y también controla la entrada y salida de materiales (permeabilidad eléctrica). Participan activamente las proteínas de membrana que son sistemas de transporte específico (a consecuencia de la permeabilidad selectiva).

A) Transporte de Moléculas Pequeñas

Pueden ser de dos tipos: Pasivo, cuando no necesita energía, y Activo, que sí necesita una fuente de energía.

A.1) Transporte Pasivo

Movimiento de moléculas espontáneamente, donde están más concentradas hasta donde están menos, es decir, a favor de su gradiente de concentración.

a) Difusión Simple

Se produce a través de la bicapa. De esta manera atraviesan la membrana plasmática las moléculas no polares: los gases, algunas hormonas, como las esteroideas y las tiroideas. También pueden pasar pequeñas moléculas polares sin carga, agua, etanol, glicerol o urea.

b) Difusión Facilitada

Se realiza mediante las proteínas transportadoras o permeasas que provocan un cambio conformacional al unirse las proteínas de transmembrana a la molécula específica que transportan. Y también mediante los canales iónicos formando poros acuosos por los que pasan los iones. Así, hay canales de sodio, calcio, cloro… Canales cerrados hasta que reciben una señal específica. Que pueden ser: Canales dependientes de voltaje (señal eléctrica) y Canales dependientes de ligando (señal química).

A.2) Transporte Activo

Este tipo atraviesan la membrana plasmática en contra de su gradiente de concentración. También se requiere energía (ATP). Este proceso de bombeo se realiza mediante proteínas transportadoras denominadas bombas. Un ejemplo de transporte activo es la bomba de sodio y potasio. En este modelo de transporte, la energía derivada de la hidrólisis del ATP se utiliza para expulsar de la célula tres iones de sodio e introducir dos iones de potasio, ambos en contra de su gradiente de concentración. De este modo, contribuye a controlar la presión osmótica intracelular y el potencial de membrana.

B) Transporte de Macromoléculas y de Partículas

B.1) Endocitosis

Se pierde membrana plasmática. Las sustancias están englobadas en invaginaciones de la membrana plasmática formando vesículas (sacos membranosos) que contienen el material ingerido.

3 Tipos

a) Fagocitosis

El material ingerido son bacterias, restos celulares, células envejecidas o intactas. Proceso para destruir microorganismos invasores y eliminar células viejas. Pseudópodos, membrana que rodea las partículas que van a ser fagocitadas formando una vesícula de gran tamaño llamada fagosoma. Y acaban siendo digeridas en lisosomas.

b) Endocitosis Dependiente de Clatrina

Se utiliza para la entrada de macromoléculas que quedan englobadas en vesículas, y que se forman en las fosas cubiertas. Las fosas cubiertas son pequeñas depresiones que presentan una cubierta formada por la proteína clatrina. Los materiales endocitados acaban en los lisosomas. Un ejemplo de endocitosis dependiente de clatrina es la captación de colesterol.

c) Exocitosis

Es el proceso contrario a la endocitosis por el cual se regenera membrana plasmática. Vierten al exterior hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivas, etc. Los materiales se sintetizan en el retículo endoplasmático, y luego pasan al aparato de Golgi. Los productos salen en vesículas secretoras que se dirigen a la membrana plasmática para liberar su contenido al exterior.

Unión Celular

Regiones con concentración de proteínas y sirve para establecer conexión entre dos células o entre célula y matriz extracelular. Según su FORMA hay dos tipos: zónulos y máculas. Según su FUNCIÓN, hay tres tipos: ocluyentes, comunicantes y de anclaje (además demosoma y hemidesmosomas)
FUNCIONES Y CARACTERISTICAS
1.UNION OCLUYENTE; une las células adyacentes de las láminas epiteliales para evitar el paso de moléculas entre ellas.
2.ZONULA ADHERENS; conecta los filamentos de actina de los citoesqueletos de células adyacentes.
3.DESMOSOMA; conecta los filamentos intermedios de los citoesqueletos de células adyacentes.
4.UNIÓN COMUNICANTE; comunica los citoplasmas de células adyacentes, permitiendo el paso de iones y pequeñas moléculas hidrosolubles de una a otra.
5.HEMIDESMOSOMA; ancla los filamentos intermedios del citoesqueleto de una celula a la matriz extracelular.
Según la distancia recorrida por la molecula señal:
TIPOS DE COMUNICION CELULAR.
1.AUTOCRINA; son células del sistema inmune y con un recorrido muy corto de molecula señal. Ej: linfocitos T inducen una proliferación celular.
2.PARACRINA; de menos distancia recorrida que en la AUTOCRINA. Ej: neurotransmisores.
3.ENDROCRINA; la molecula señal alcanza la celula diana recorriéndose un gran recorrido. La molesculas son hormonas.

LOS PROTEOSOMAS
Funcion básica: elimininacion de proteínas y elimina las proteínas envejecidas. Los proteosomas son grandes complejos moleculares cuya función es degradar proteínas defectuosas o de vida corta. Se necesita ATP (energía). Contiene dos partes: cilindro central hueco y dos complejos proteicos. Las proteínas son reconocizas y consiguiente destriuidas por un sistema de enzimas llamas ubiquitina.
CITOESQUELETO importante
Filamento de proteínas. Funciones: da forma a la celula, transporta sustancias y orgánulos en el interior de la célula. Y movimiento celular.
3TIPOS:
Microfilamentos de ACTINA (lo más finos) FUNCION ESPECIFICA: división de citoplasma en la división celular (anillo contráctil). Contraccion muscular. Estrangulación del citoplasma(mitosis)
filamentos intermedios (proteínas fibrosas)
Microtubulos. FUNCION ESPECIFICA: 13 ``tubos´´ tubolina; de centrosoma a todos lados; da forma y movimiento(cilios y flagelos)
PROPIEDADES
Los microfilamentos y los microtúbulos son estructuras polares, sus dos extremos crecen a gran velocidad. El extremo de crecimiento rápido se denomina extremo más, y el otro extremo menos.
Son etructuras lábiles(no estables), pasan por fases de crecimiento y de acortamiento.
Los filamentos intermedios son estables, no polares.
CENTROSOMA: solo en células animales. Es el centro organizador de los microtúbulos celulares. El centrosoma presenta una matriz amorfa.
ESTRUCTURAS:
FILAMENTOS DE ACTINA: 1) HACES; tienen estructura paralelas. Dos tipos: (no contráctiles) cuando no son contráctiles se forman las vellosidades intestinales y sirve para absorver nutrientes y (contráctil) se forman sarcomeros que permiten la contracción muscular. (actina mas miosina)2) REDES; forman mallas; se situa por debajo de la membrana plasmática, actuando como soporte estructural. LOS PSEUDOPODOS; que permiten los desplazamientos celulares y procesos como la fagocitosis.
MICROTUBULOS: centriolos; los centriolos son un par de cilindros huecos dentro del centrosoma, solo en células animales. Cada centriolo está formado por nueve tripletes de microtubulos.
Los centriolos y el centrosoma se duplican cada ciclo celular al mismo tiempo que se replica el ADN, y forman los dos polos del huso mitótico.
CILIOS Y FLAGELOS:
Cilios: cortos y numerosos / desplazamiento: movimiento de batido.
Flagelo: largos y poco numerosos / desplazamiento: movimiento ondulatorio.
: constan de una porción externa llamado axonema y de una porción interna denominada cuerpo basal, cuya estructura es igua a la de los centriolos.
El anoxema consta de nueve pares de microtubulos (estructura 9 + 2).
; los dobletes externos de microtubulos, uno respecto a otro, impulsados por la actividad motora de la dineina. En presencia de ATP, los brazos de dineina que salen el microtubulo A(completo) de cada doblete ``andan´´ sobre el microtubulo B(incompleto) del doblete adyacente en dirección al extremo menos.

MEMBRANASon láminas fluidas que se comportan como barreras selectivamente permeables para mantener unas condiciones fisicoquímicas.Tiene una estructura asimétrica. La estructura consiste en una bicapa lipidica que constituye el componente estructural básico, y un conjunto de proteínas distribuidas a un lado u otro de la bicapa o inmersas en ella, responsables de las actividades especificas. (estructura asimétrica)Denominado modelo mosaico fluido propuesto por Singer y Nicholson.Bicapa lipidica: constituido por fosfolipidos (50%) y un conjunto de proteínas(50%)Propiedades de las bicapas
En los lípidos hay: fosfolipidos, glucolipidos y colesterol. Todos estos componentes son moléculas ANFIPATICAS.En medio acuoso, la fomación de bicapas es espontanea. Las porciones hidrófobas de las molesculas quedan en el interior las hidrófilas hacia el exterior.Estas bicapas tienden a cerrarse, formando vesículas huecas en los extremos hidrófobos podrían estar en contacto con el agua.Actúa de barrera de contención, impidiendo que escape de la celula la mayor parte de su contenido hidrosoluble. E impidiendo la entrada de iones y moléculas hidrosolubles (son difíciles de pasar)Es un constante movimiento de fosfolipidos en los cuales hay varios tipos de movimientos (flexion, rotación, difusión, lateral y movimiento flip-flop)El colesterol es un componente de la membrana plasmática cuya función es aumentar la rigidez y disminuir la fluidez.Las proteínas de la membranaSon las posibilitan las funciones de la membrana, de las cuales actúan como:FUNCIONES RECEPTORES: para comunicación celular / FUNCIONES TRANSPORTADORES de soluto / FUNCIONES DE TRANSPORTADORES de electrones / FUNCIONES de reacciones enzimáticasTIPOS:INTEGRALES:Fuertemente unidas a la membrana.En las cuales algunas proteínas atraviesan la membrana una vez o incluso varias veces (hasta 7 veces)multipaso
PERIFERICAS:Están a un lado y otro de la membrana, unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos u otras proteínas integrales. Los lípidos y las proteicas tienen capacidad de movimiento. Sin embargo las células pueden restringir estos movimientos y a consecuencia de esto aparecen los dominios de membrana. Los dominios de membrana tiene unas funciones como captacion de nutrientes, recepción y transmisión de estimulos.MEMBRANA PLASMÁTICALimita y relaciona el interior de la celula con el exterior. Similitud con otras biomembranas. La cara externa se llama, glucocalix formado por los oligosacáridos unidos a los glucolípidos y glucoproteinas. El glucocalix protege de daños físicos y químicos y también controla la entrada y salida de materiales (permeabilidad eléctrica)Participa activamente las proteínas de membrana que son sistemas de transporte específico (a consecuencia de la permeabilidad selectiva)A)TRANSPORTE DE MOLEC. PEQUEÑASPueden ser de dos tipos PASIVO, cuando no necesita energía y ACTIVO, que si que necesita una fuente de energía.A.1)transporte pasivoMovimiento de molesculas espontáneamente, donde están más concentradas hasta donde están menos, es decir a favor de su gradiente de concentración.a)difusión SIMPLE SE produce a través de la bicapa. De esta manera atraviesan la membrana plasmática las moléculas no polares: los gases, algunas hormonas, como las esteroideas y las tiroideas. También pueden pasar pequeñas moléculas polares sin carga, agua, el etanol, el glicerol o la urea.b)difusión FACILITADASe realiza mediante las proteínas transportadoras o PERMEASAS que provoca un cambio conformacional al unirse las proteínas de transmembrana a la molecula especifica que transportan. Y tambien mediante los CANALES IONICOS formando poros acuosos por los que pasan los iones. Así, hay canales de sodio, calcio, cloro…Canales cerrados hasta que reciben una señal especifica.Que pueden ser: Canales dependientes de voltaje (señal eléctrica) y Canales dependientes de ligando (señal química)A.2)transporte activo Este tipo atraviesan la membrana plasmática en contra de su gradiente de concentración. Tambien se requiere energía (ATP). Este poceso de bombeo se raliza mediante proteínas transportadoras denominadas BOMBAS.Un ejemplo de transporte activo es la bomba de sodio y potasio. En este modelo de transporte la energía derivada de la hidrólisis o del ATP se utiliza para expulsar de la célula tres iones de sodio e introducir dos iones de potasio, ambos en contra de su gradiente de concentración. De este modo, contribuye a controlar la presión osmótica intracelular y el potencial de membrana.B)transporte de macromoléculas y de partículasB.1)ENDOCITOSIS Se pierde membrana plasmática. Las sustancias están englobadas en invaginaciones de la membrana plásmatica formando vesículas (sacos membranosos) que contienen en material ingerido.3TIPOS:a)FAGOCITOSISEl material ingerido son bacterias, restos celulares, células envejecidas o intactas. Proceso para destruir microorganismos invasores y eliminar células viejas.PSEUDOPODOS, membrana que rodea las partículas que van fagocitadas formando una vesicula de gran tamaño llamada FAGOSOMA. Y acaban siendo digeridas en LISOSOMAS.b)ENDOCITOSIS dependiente de clatrina.Se utiliza para la entrada de macromoléculas que quedan englobadas en vesículas, y que se forman en las fosas cubiertas. Las fosas cubiertas son pequeños depresiones que presentan una cubierta formada podila proteína clatrina. Los materiales endocitados acaban en los LISOSOMAS.Un ejemplo de endocitosis dependiente de clatrina es la CAPTACION DE COLESTEROL.c) EXOCITOSISEs el proceso contrario a la endocitosis por el cual se regenera membrana plasmática. Vierten al exterior hormonas, neurotransmisores, enzimas digestivas, etc.Los materiales se sintetizan en el retículo endoplásmatico, y luego pasan al aparato de Golgi. Los productos salen en vesículas secretoras que se dirigen a la membrana plasmástica para liberar su contenido al exterior.LOS PROTEOSOMASFuncion básica: elimininacion de proteínas y elimina las proteínas envejecidas. Los proteosomas son grandes complejos moleculares cuya función es degradar proteínas defectuosas o de vida corta. Se necesita ATP (energía). Contiene dos partes: cilindro central hueco y dos complejos proteicos. Las proteínas son reconocizas y consiguiente destriuidas por un sistema de enzimas llamas ubiquitina.CITOESQUELETO importanteFilamento de proteínas. Funciones: da forma a la celula, transporta sustancias y orgánulos en el interior de la célula. Y movimiento celular.3TIPOS:Microfilamentos de ACTINA (lo más finos) FUNCION ESPECIFICA: división de citoplasma en la división celular (anillo contráctil). Contraccion muscular. Estrangulación del citoplasma(mitosis)
filamentos intermedios (proteínas fibrosas)Microtubulos. FUNCION ESPECIFICA: 13 ``tubos´´ tubolina; de centrosoma a todos lados; da forma y movimiento(cilios y flagelos)PROPIEDADESLos microfilamentos y los microtúbulos son estructuras polares, sus dos extremos crecen a gran velocidad. El extremo de crecimiento rápido se denomina extremo más, y el otro extremo menos.
Son etructuras lábiles(no estables), pasan por fases de crecimiento y de acortamiento.Los filamentos intermedios son estables, no polares.CENTROSOMA: solo en células animales. Es el centro organizador de los microtúbulos celulares. El centrosoma presenta una matriz amorfa.ESTRUCTURAS:FILAMENTOS DE ACTINA: 1) HACES; tienen estructura paralelas. Dos tipos: (no contráctiles) cuando no son contráctiles se forman las vellosidades intestinales y sirve para absorver nutrientes y (contráctil) se forman sarcomeros que permiten la contracción muscular. (actina mas miosina)2) REDES; forman mallas; se situa por debajo de la membrana plasmática, actuando como soporte estructural. LOS PSEUDOPODOS; que permiten los desplazamientos celulares y procesos como la fagocitosis.
MICROTUBULOS: centriolos; los centriolos son un par de cilindros huecos dentro del centrosoma, solo en células animales. Cada centriolo está formado por nueve tripletes de microtubulos.Los centriolos y el centrosoma se duplican cada ciclo celular al mismo tiempo que se replica el ADN, y forman los dos polos del huso mitótico.CILIOS Y FLAGELOS:Cilios: cortosynumerosos /desplazamiento: movimiento de batido.Flagelo: largos y poco numerosos / desplazamiento: movimiento ondulatorio.: constan de una porción externa llamado axonema y de una porción interna denominada cuerpo basal, cuya estructura es igua a la de los centriolos. El anoxema consta de nueve pares de microtubulos (estructura 9 + 2). ; los dobletes externos de microtubulos, uno respecto a otro, impulsados por la actividad motora de la dineina. En presencia de ATP, los brazos de dineina que salen el microtubulo A(completo) de cada doblete ``andan´´ sobre el microtubulo B(incompleto) del doblete adyacente en dirección al extremo menos.