biología celular 2021
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Membrana plasmática
María José Arezo
1. estructura
2. función
Biología Celular 2021
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2. Compartimentalización
1. Barrera: control del pasaje de moléculas
3. Recepción y transducción de señales
4. Unión intercelular y con la matriz extracelular
5. Soporte para reacciones bioquímicas y
conversión de energía
Funciones de las membranas celulares
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Barrera: control del pasaje de moléculas
Funciones de las membranas celulares
- esencial para mantenimiento de diferencias
citoplasma/exterior
- ejercida principalmente por la bicapa lipídica
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Propiedades de permeabilidad
bicapas lipídicas
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tamaño: menor
hidrofobicidad: mayor
mayor rapidez de difusión
a través de la bicapa
aa
ATP
moléclulas
polares
cargadas
¿por qué los iones no atraviesan la bicapa?
aa
ATP
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Colesterol y control de permeabilidad de membrana
- disminuye permeabilidad de agua, moléculas hidrosolubles,
gases y otras moléculas pequeñas
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Alta concentración de colesterol en mp =
altamente impermeable
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Contenido alto de cholesterol: impide fuga de droga encapsulada
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moléclulas
polares
cargadas
Pasaje de moléculas que no
atraviesan la membrana por
difusión simple:
¿cómo se instrumenta ?
aa
ATP
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Pasaje de moléculas que no atraviesan
la membrana por difusión simple:
¿cómo se instrumenta ?
Características
- específicas para cada tipo de molécula
- proteínas integrales de membrana
proteínas de transporte de membrana
proteínas transmembrana
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Tipos de proteínas de membrana
involucradas en transporte
proteínas transportadoras proteínas canales
“carriers” / permeasas
(cambios conformacionales) (interacción con soluto más débil)
Proteínas multipaso
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Proteínas canales
- conexión exterior / interior celular
poros muy angostos, selectivos
- mayor eficiencia que proteínas
transportadoras
- transporte pasivo
- presentes en todas las células
animales, microorganismos, células
vegetales
- median señalización en el sistema
nervioso
Filtro de selectividad
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ligando-dependientes
canales voltaje-dependientes
apertura mecánica
Alternancia de estados abierto/cerrado
estímulo especifico
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Tipos de transporte
Transporte pasivodifusión simple
difusión facilitada
Transporte activo
¿de qué depende?
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Gradiente
electroquímico
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Transporte activo mediado por
proteínas transportadoras
Transportadores Bombas dirigidas Bombas dirigidas
acoplados por ATP por energía lumínica
(P, F,V y ABC)
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Proteínas transportadoras
co-transportadores intercambiadores
transportadores acoplados
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Transportadores acoplados
- membranas plasmáticas de células animales: Na+
- bacterias, levaduras, organelos membranos: H+
Unión cooperativa
(transporte activo secundario)
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Transporte de glucosa en el epitelio intestinal
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- bomba de Na+/K+ mantiene gradiente de Na+ que dirige simporte de glucosa
¿gradiente de sodio?uniporte
Transporte de glucosa en el epitelio intestinal
simporte
microvellosidades
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Bombas de tipo P
(autofosforilación)
Na+K+ATPasa
- en todas las membranas plasmáticas de células animales
- opera como antiporte
- 1/3 requerimiento de energía de una célula animal
- gradiente de sodio:
transporte acoplado de la mayoría de los nutrientes al interior celular
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Bombas de tipo P: la Na+K+ATPasa
actividad electrogénica
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Transporte activo: 3 clases principales de bombasEn eucariotas y procariotas
Na+, K+, Ca++H+
pequeñas
moléculas(Importancia clínica)
Mitocondria (mmi)
Cloroplastos (m. tilacoidal)
lisosomas
Vesículas sinápticas
Bombeo de Gradiente de
1 2 3hidrólisis síntesis
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Barrera: control del pasaje de moléculas
Repaso de conceptos…
Funciones de las membranas celulares
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Definiciones
● osmosis
● tonicidad (con respecto al interior cel,
soluto no permeable)
- medio hipotónico
- medio isotónico
- medio hipertónico
● soluciones
hipo/iso/hiper osmóticas
(con respecto al interior celular,
independiente de permeabilidad del soluto)
● osmolaridad / efecto osmótico
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Definiciones
● osmosis
● tonicidad (con respecto al interior cel,
soluto no permeable)
- medio hipotónico
- medio isotónico
- medio hipertónico
● soluciones
hipo/iso/hiper osmóticas
(con respecto al interior celular,
independiente de permeabilidad del soluto)
● osmolaridad / efecto osmótico
Flujo neto de agua
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Efecto osmótico de una solución
NaCl 1M = 2 osmolar (se disocia en solución)
Glucosa 1M = 1 osmolar(no se disocia en solución)
Compartimento 1 Compartimento 2 Compartimento 1 Compartimento 2
osmosis osmosis
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Osmolaridad interior celular = aprox. 0,3 osmolar
NaCl 1M = 2 osmolar
(se disocia en solución) (M x nº partículas)
Glucosa 1M = 1 osmolar(no se disocia en solución)
Flujo neto
de agua
Flujo neto
de agua
¿qué molaridad debe tener una solución de NaCl
para ser isotónica con respecto al interior celular?
0,15M = 0,3 osm
¿y una de glucosa?
0,3M = 0,3 osm
Concepto esencial en fisiología celular
Efecto osmótico de una solución depende
del número de partículas disueltas en la solución
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¿Cómo atraviesan las moléculas
de agua las membranas?
…además de atravesar
por difusión simple la
bicapa lipídica….
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canales de agua
facilitan flujo osmótico
Premio Nobel en química 2003
Peter Agre
acuaporinas
King y col. 2004
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Hallazgo
“por accidente”…- aislamiento
- purificación
- generación de Ac
…también en riñón!!!
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Ovocito control(inyectado con sol. tampón)
Ovocito problema(inyectado con ARNm CHIP28 = AQP1)
Cambio de medio: agua destilada
0,5 mm
Ovocitos de Xenopus laevis
muy impermeables al agua
Gregory Preston
ARNm inyectado – se traduce –
proteína a membrane plasmática
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Diámetro canales: 2.8 Å
¿por qué no ingresan iones?
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Acuaporinas en epitelios Agre, 2006
Epitelio respiratorio
Inmunodetección / microscopía fotónica
![Page 35: Biología Celular 2021](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022072222/62da2eab11406c5df3760430/html5/thumbnails/35.jpg)
Escherichia coliMethanococcus janaschii
Agaricus bisporus
Panthera tigris
Elodea canadensis
King y col. 2004
Conservación
evolutiva
Glicerol, CO2, NO,
urea, amonio, agua
Expresadas
en toda
forma de vida
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Aplicando lo aprendido…
![Page 37: Biología Celular 2021](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022072222/62da2eab11406c5df3760430/html5/thumbnails/37.jpg)
SARS-CoV-2 (COVID-19)
¿Aproximación experimental para detectarlo/describirlo?
Microscopía electrónica de transmisión (tinción negativa)
Herramienta confiable para clasificar virus por ultraestructura ¿por qué?
Rol clave: rápido diagnóstico viral en muestras
Caly y col. 2020
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Reconocimiento virus - célula
Crio microscopía electrónica
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Seyran y col. 2020
Hipótesis: balsas lipídicas involucradas
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Hipótesis: balsas lipídicas involucradas en endocitosis del virus
V’kovski y col. 2020
![Page 41: Biología Celular 2021](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022072222/62da2eab11406c5df3760430/html5/thumbnails/41.jpg)
Seguimiento del virus en la célula
V’Kovski y col. 2020
Belhaouari y col.2020
![Page 42: Biología Celular 2021](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022072222/62da2eab11406c5df3760430/html5/thumbnails/42.jpg)
Seguimiento del virus en la célula
Belhaouari y col.2020
![Page 43: Biología Celular 2021](https://reader036.vdocuments.net/reader036/viewer/2022072222/62da2eab11406c5df3760430/html5/thumbnails/43.jpg)
Seguimiento del virus en la célula
Belhaouari y col.2020
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Ejercicio: pregunta de examen
Considere las membranas biológicas:
a) Con respecto al tipo de asociación proteína-bicapa
lipídica, ¿a qué categoría pertenecen las proteínas
involucradas en el transporte de moléculas?
Justifique su respuesta.
b) ¿Cómo demostraría si la proteína transportadora del
soluto A es capaz de difundir en el plano de la
bicapa lipídica (difusión lateral)?
Error conceptual: difusion lateral