MEMBRANA PLASMÁTICA

Membrana Plasmática

La membrana plasmática define la extensión de la célula y mantiene las

diferencias esenciales entre el contenido de ésta y su entorno.

•No es una barrera pasiva

•Es un filtro altamente selectivo que mantiene la desigual concentración de iones a ambos lados de ella.

•Permite que los nutrientes penetren y los productos residuales salgan de la célula.

Membrana Plasmática

Agrupación de moléculas lipídicas y proteicas unidas por interacciones no covalentes.

Bicapa lipídica

Constituye la estructura básica de la membrana y actúa de barrera relativamente

Impermeable al flujo de la mayoría de las moléculas.

El modelo de mosaico fluido es, en biología, un modelo de la estructurade la membrana plasmática propuesto en 1972 por S. J. Singer y G. Nicolson gracias a los avances en microscopía electrónica y al desarrollo detécnicas de criofractura.

Según el modelo del mosaico fluido, las proteínas (integrales o periféricas) serían como "icebergs" que navegarían en un mar de lípidos (fluido lipídico).

Componentes básicos de las membranas

Lípidos

•Las moléculas lipídicas son insolubles en agua, pero se disuelven facilmente

en solventes orgánicos.

•Constituyen aproximadamente un 50% de la masa de la mayoría de membranas

plasmáticas de las células animales.

Existen 3 tipos principales de lípidos en las membranas celulares •Fosfolípidos

•Colesterol

•Glucolípidos

ProteínasMedian las funciones de la membrana.

•Transporte

•Reacciones enzimáticas

•Eslabones estructurales entre el citoesqueleto y la matriz extracelular

•Receptores

Estructura general de los fosfolípidos:

O

PO O-

O

CH2CHCH2

Grupo Hidrofílico

(polar)

Colas Hidrofóbicas(no polar)

Doble enlace cis

O

PO O-

O

CH2CHCH2

Cadenas hidrocarbonadas Saturadas rectas

Cadenas hidrocarbonadas Insaturadas con dobles enlaces cis

Componentes bioquímicos de las membranas

LípidosFosfolípidos

Grupo de cabeza polar

Componentes bioquímicos de las membranas

LípidosFosfolípidos

Los principales fosfolípidos de la membrana de eritrocitos humanos:

•Fosfatidiletanolamina•Fosfatidilserina•Fosfatidilcolina•Esfingomielina

La bicapa lipídiaca de la membrana plasmática es asimétrica

Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina

FosfatidilcolinaEsfingomielinaEspacio Extracelular

Citosol

Componentes bioquímicos de las membranas

Lípidos:Glucolípidos

•Lípidos que contienen oligosacáridos

•Se encuentran únicamente en la mitad exterior de la bicapa

•Suelen constituir el 5% de las moléculas lipídicas de la monocapa exterior.

Espacio Extracelular

Citosol

Componentes bioquímicos de las membranas

Lípidos:Colesterol

Cabeza polar

Estructura rígidadel anillo esteroide

Cola hidrocarbonada

no polar Posición del colesterol en la

bicapa

Cabeza polar

Región rígida de colesterol

Región más fluída

¿De qué depende la fluidez de la membrana?

La fluidez de las bicapas lipídicas depende de (i) su composición lipídica y (ii) de la temperatura

(i) Temperatura

La presencia de colesterol disminuye la fluidez haciendo que las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos se junten, compacten y cristalicen (mayor rigidez).

(ii) Composición Lipídica

Los dobles enlaces cis de las cadenas hidrocarbonadas insaturadas aumentan la fluidez de la bicapa fosfolipídica, al hacer que el empaquetamiento de las cadenas sea más difícil

Viscoso Líquido

LíquidoViscoso

Calor

Transición de fase

Proteínas y glicoproteínas

La cantidad y el tipo de proteínas de una membrana reflejan su función.

Aunque la estructura básica de las membranas biológicas está determinada por la bicapa lipídica, la mayor parte de sus funciones están desempeñadas por proteínas.

Componentes básicos de las membranas

Componentes bioquímicos de las membranas

Glúcidos: Glicolípidos

Glicoproteínas

En la membrana plasmática de todas las células eucarióticas, muchas proteínas y algunas moléculas lipídicas de la superficie celular tienen cadenas de polisacáridos unidas covalentemente a ellas.

Gucocalix:

Describe la zona periférica, rica en carbohidratos de la superficie de la mayoría de las células eucariotas.

Está formado por las cadenas laterales de oligosacáridos de las glucoproteínas y de los glucolípidos unidos a la membrana, aunque también puede corresponder a glucoproteínas y glucolípidos segregados y luego adsorbidos por la célula.

Lipid raft o balzas lipídicas

• Lipid rafts son ensamblados dinámicos de colesterol, esfingolípidos y proteínas de membrana dispersas dentro de la membrana plamática.

• Los rafts son plataformas especializadas en transducción de señales, endocitósis y sorting de proteínas.

• Caveolae es un tipo especializado de lipid raft que contiene a la proteína caveolina y caracterizada por invaginaciones morfologicamente definidas de la superficie celular.

• Proteínas enriquecidas en lípid rafts:

1. Proteínas ancladas a la cara externa de la membrana plasmática (MP) a través de un glicosilfosfatidil-inositol (GPI-anchored).

2. Enzimas y proteínas adaptadoras doblemente aciladas

(Ej: FRS2, Src-Kinasa, etc) y unidas a la cara interna de la MP.

3. Proteínas transmembrana.

Lipid raftMP

IN

OUT

Caveola

MPIN

OUT

+ Resistentes al tratamiento en frio con detergentes

no iónicos (Tritón X-100)

Lipid Raft

Lipid Raft

Sphingolipid Cholesterol GangliosidePhosphatidylcholine

Phosphatidylethanolamine

Saturatedphospholipids

Phosphatidylinositol

Unsaturatedphospholipids

GPI-linked protein

Src-family kinaseCitosol

MP

Medio Extracelular

Lipid Rafts

Src-family kinase

GPI-linked protein

Transporte a través de la membrana

Permeabilidad relativa de una bicapa lipídica frente a diferentes clases de moléculas.

*Los gases y las moléculas hidrofóbicas difunden rápidamente a través de las bicapas.

* Las moléculas pequenas no polares se disuelven fácilmente en las bicapas lipídicas y por lo tanto difunden con rapidez a través de ellas.

* Las moléculas polares sin carga si su tamano es suficientemente reducido tambien difunden rápidamente a través de la bicapa.

Gases:CO2

O2

MoléculasHidrofobicas,Ej: Benceno

Pequenas moleculas polares, ej:

H2O

Etanol

Moleculas PolaresGrandes, ej:Glucosa

MoleculasCargadas,Ej: iones

Citosol

Espacio extracelular

Transporte de moléculas a través de la membrana

El transporte de ciertas moléculas a través de la bicapa lipídica, se consigue mediante proteínas transmembrana especializadas, cada una de las cualeses responsable de la transferencia de una molécula específica o de un grupode moléculas afines.

Uniporte Simporte Antiporte

Uniporte

Co-transporteSimporte: En el mismo sentido

Antiporte: En sentido opuesto

Proteínas de transporte

Transporte de moléculas a través de la membrana

Transportadores (Carrier proteins): Se unen específicamente a la molécula que debe ser transportada y a través de una serie de cambios conformacioneles la transfieren a través de la membrana.

Canales (Channel proteins): No necesitan unirse a la molécula que debe ser transportada. Forman poros a lo largo de la bicapa lipídica que cuando están abiertos permiten el pasaje de solutos específicos , usualmente iones inorgánicos de tamaño y carga apropiada,. En gral este tipo de transporte es mas rapido que el mediado por las proteinas Transportadoras o Carrier proteins.

Proteínas de transporte

Transportadores (Carrier proteins)

Canales (Channel proteins)

Transporte Pasivo

Si la molécula transportada carece de carga, sólo su diferencia de concentración a los dos lados de la membrana (gradiente de concentración) determina la dirección del transporte pasivo.

Si el soluto lleva una carga neta, su transporte se ve influido tanto por su gradiente de concentración como por el gradiente eléctrico total a través de la membrana (potencial de membrana). Ambos gradientes juntos constituyen el gradiente electroquímico.

El transporte llevado a cabo por los Transportadores o Carrier proteins puede ser

activo o pasivo.

El transporte llevado a cabo por de los Canales es siempre pasivo.

Transporte Activo

A diferencia del transporte pasivo que se produce de manera espontánea, el transporte activo debe estar estrechamente acoplado a una fuente de energía metabólica.

Algunas proteínas transportadoras funcionan como bombas que impulsan activamente el movimiento de solutos en contra de su gradiente de concentración.

Ej: Transporte activo de H+, Bomba de H+

Bomba de H+ en Lisosomas. Utiliza la energía de hidrólisis

del ATP para bombear H+hacia el interior del lisosoma,

manteniendo así el pH de la matriz cercano a 5.

pH: 5.0Hidrolasas Acidas

NucleasasProteasas

GlycosidasasLipasas

FosfatasasSulfatasas, etc

H+

pH: 7.2

ATP ADP

Bomba de H+