BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

UNIDAD N° 2 - SUPERFICIE CELULAR (parte 1)

MEMBRANA PLASMÁTICA

Estructura lipo-proteica que rodea a todas las células (eucariotas y procariotas).

Funciones:

Aisla el citoplasma, define el límite celular

Separa el medio interno del medio externo

Interviene en transporte/difusión de distintas sustancias, posee permeabilidad selectiva (determina la composición celular)

Participa en la interacción célula-célula

Percibe de señales del medio

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Estructura en bicapa de la membrana plasmática de glóbulo rojo humano apariencia de “vía de tren”

Membrana

LIPIDOS

NOMBRE POSICION

(generalmente)

CARGA

FOSFATIDILCOLINA externa

FOSFATIDILETANOLAMINA interna

FOSFATIDILSERINA interna (-)

ESFINGOMIELINA externa

FOSFATIDILINOSITOL

(minoritario-señalización cel)

Interna (exclus.) (-)

GLICOLIPIDOS (2%) externa (exclus.)

COLESTEROL (50%) externo/interno

FO

SFO

LIP

IDO

S

(50

%)

hid

rofó

bic

o

hidrofílico

hidrofílico

Barrera entre dos compartimientos (interior hidrofóbico, impermeable a iones, moléculas hidrosolubles, moléculas biológicas)Fluidos viscosos – dobles enlaces – movimiento (VIDEO 10.6, FRAP, recuperación de la florescencia luego de decoloración) Colesterol mantiene la fluidez por los cambios de temperatura

Características de la bicapa lipídica:

Estructura de las balsas lipídicas

Zonas ricas en colesterol, esfingomielina y glicolipidos

Modelo del mosaico fluido de la membrana plasmática Singer y Nicolson (“fluidos bidimensionales en los que las

proteínas se insertan dentro de las bicapas lipídicas”)

PROTEINAS

(memb, en peso)50 % PROTEINAS50 % LIPIDOS

Proteínas:Periféricas (se disocian con soluciones polares (salinas o de pH extremo) Integrales (se liberan con detergentes)

Detergente, por ej. octil glucósido, molécula anfipática (hidrofílica/hidrofóbica)

Entre las proteínas integrales algunas son:

Proteínas transmembrana: atraviesan la bicapa, con partes expuestas a ambos lados. En el interior de la bicapa: regiones -hélices o láminas (porinas)

Proteínas integrales de membrana de glóbulos rojos

-hélices

Proteínas de glóbulos rojos: Periféricas: espectrina, actina, anquirina (puente entre la MP y el citoesqueleto)Integrales: glicoforina, Banda 3 (transporte de HCO3

- y Cl-)

Transportador de glucosa, ej proteína transmembrana

Porinas:Canales – Membrana externa de bacterias, cloroplastos y mitocondriasPermeable a iones y moléculas polares pequeñas (agua)

láminas

PROTEINAS INTEGRALES DE MEMBRANA (NO TRANSMEMBRANA)Unidas a membrana plasmática por uniones covalentes a lípidos o glicolípidos

Anclaje de glicosilfosfatidilinositol (GPI) a capa externa

RER

Ribosomas libres

transmisión de señales desde receptores de superficie a las dianas intracelulares

Proteína linfocitaria

Puede comportarse como proteína periférica

MOVILIDAD DE PROTEINAS

Proteínas y lípidos difunden principalmente de forma lateral por la membrana debido a la fluidez de la bicapa

MOVILIDAD DE PROTEINASRESTRINGIDA X ASOCIACIÓN A:

CITOESQUELETO (ej. banda 3 en GR -anquirina)

OTRAS PROTEINAS DE MEMBRANA

PROTEINAS DE SUPERFICIE DE CELULAS ADYACENTES Ej. uniones estrechas

MATRIZ EXTRACELULAR

SECTORES DE MEMBRANA CON DETERMINADA COMPOSICIÓN LIPIDICA Ej.

Balsas lipídicas

DISTINTA COMPOSICION Y FUNCION DE REGIONES DE MEMBRANA PLASMATICA EN UNA CELULA, Ej. CELULAS ORGANIZADAS EN TEJIDOS (tejido epitelial

(intestino), tejido floemático (transporte polar auxina) )

Unión estrecha entre células adyacentes (sellan

espacios entre células y son barreras para el

movimiento de lípidos y proteínas de membrana

Dominio apical

Dominio basolateral

Estructura de las balsas lipídicas

Sectores ricos en Lípidos: Colesterol, esfingomielina y glicolípidos

Proteínas: ancladas en GPI, que unen GTP, quinasas (señalización y endocitosis)

Caveolas: subclase de balsas lipídicas, estabilizadas por unión a proteína periférica de membrana, la caveolina (endocitosis)

GLICOCALIX

Oligosacárido expresado en la sup.

de leucocitos (video19.2)

Crbohidratos de la superficie celular

(glicoproteínas, glicolipidos

Funciones:• Protege la superficie celular• marcadores de interacción cel-cel

TRANSPORTE DE PEQUEÑAS MOLECULAS

Permeabilidad de las bicapas fosfolipídicas

Permeabilidad selectiva (control de composición

citoplasma

Proteínas de transporte (transportadores)

Proteínas de Canales

DIFUSION PASIVA

Disolución de la molécula en la membrana – difusión --disolución en citoplasma No es selectivo No interviene energía No interviene proteínas Flujo neto a favor de un gradiente de concentración Alcanza el equilibrio entre interior y exterior

Puede atravesar por ej. Gases (O2, CO2); Moléculas hidrofóbicas (benceno); Moléculas polares pequeñas (agua, metanol)

No puede atravesar: moléculas polares grandes no cargadas (glucosa), moléculas cargadas

DIFUSION FACILITADA Y PROTEINAS TRANSPORTADORAS

No interviene energía Flujo neto a favor de un gradiente de concentración o de potencial eléctrico (si es cargada) Difusión es medida por proteínas (menor interacc. con interior hidrofóbico) Alcanza el equilibrio entre interior y exterior

Puede atravesar: moléculas polares y moléculas cargadas (carbohidratos, aminoácidos, nucleósidos, iones)

Proteínas que intervienen en la difusión facilitada

Proteínas transportadoras(azúcares, aminoácidos, nucleósidos)Unión de un lado – cambio conformacional – pasaje a través de mem liberación al otro lado

Proteínas de canalForman poros abiertos Difusión moléculas con carga y tamaño apropiados

TRANSPORTADOR DE GLUCOSA(Proteína transportadora)

Aminoácidos polares

Modelo de difusión facilitada de glucosa

Difusión a favor de gradienteProceso inverso, en determinadas circunstancias, en cél. hepáticas

Transportador de glucosa, ej proteína transmembrana

PROTEÍNAS DE CANAL

Porinas iones y partículas polares pequeñas en membranas externas de bacterias, cloroplastos y mitocondrias

Uniones tipo GAPMoléculas entre dos células conectadas

AcuaporinasAgua, mas rápido que la difusión

Canales iónicosiones

porinas

GAP

acuaporinas

CANALES IONCOS

CARACTERISTICAS

Rápidos Selectivos (poro estrecho), paso de Na+, K+, Ca++, Cl-

No siempre abiertos

Apertura de la puerta está regulada por:

Ligandos (neurotransmisores u otras moléculas señal) Voltaje (variación en el potencial eléctrico a través de la membrana)

Flujo de iones se da por: Bombas iónicas que utilizan ATP, transp. iones de forma tal que se genera un gradiente eléctrico a través de la membrana. Por ej. Bomba Na+/K+ (saca Na+ y entra K+ al citosol) Canales iónicos

Gradientes iónicos en membrana en reposo del calamar gigante

TRANASPORTE ACTIVO DIRIGIDO POR HIDRÓLISIS DE ATP

Interviene energía (ATP) Transporte en contra de un gradiente de concentración o de potencial (si es cargada) Mediado por proteínas

BOMBAS IONICAS TRANSPORTADORES ABC

BOMBAS IONICASBomba de Na+/ K (ATPasa Na+-K+)

propagación de señales eléctricas en nervio y músculo por acople dirige el transporte activo de otras moléculas mantiene el equilibrio osmótico y el volumen celular

BOMBAS IONICASBomba de Ca++ (ATPasa ) señalización celularConcentración de calcio intracelular 0,1 μM / extracelular 1 mMBomba de H+ (H+-ATPasa) MP bacterias, levaduras, cel. vegetales. En tonoplastos bombea al interior vacuola.Células de estómago en animales.En lisosomas y endosomas (estructuras diferentes)Bomba de H+ (ATP-sintetasa) mitocondrias y cloroplastos

TRANSPORTADORES ABCATP- binding cassettes

+ de 100, ejemplos:Transportador MDR, producto de un gen mdr, gen de resistencia a múltiples drogas, elimina compuestos tóxicos. (genera resistencia en quimioterapias) Transportador CFTR (regulador transmembrana de la conductancia de la fibrosis quística) (transporta Cl- en cel. epiteliales