Límites Celulares

Objetivos:

- Conocer el modelo del mosaico fluido.- Conocer las funciones de la membrana plasmática.- Conocer la composición química de la MEC, en células animales y vegetales.- Conocer la función de la MEC, en células vegetales y animales.

Primero que nada tenemos que tomar la definición de membrana celular, como el límite que permite el intercambio selectivo de sustancias entre la célula y el medio y como matriz extracelular (MEC), a la estructura insoluble de macromoléculas secretadas, que rodea a la célula. Esta corresponde a la pared celular en archea, bacteria y eucarya, excepto en la célula animal donde corresponde a la sustancia fundamental.

Modelo de mosaico fluido. Este modelo nos representa las membranas como estructuras compuestas de trozos de proteínas dentro de una matriz (fosfolípidos). Estas membranas presentan fluidez, esto quiere decir que los lípidos y las proteínas son móviles y capaces de desplazarse dentro de la membrana para participar en interacciones con otras moléculas de la misma membrana. En este modelo la “cabeza” del fosfolípidos es del tipo polar, o sea hidrofílica y el “cuerpo” del fosfolípidos es la parte apolar e hidrofóbica, que odia al agua; esto convierte al fosfolípidos en anfipático.

Membrana; entonces esta es el límite de la célula que permite el intercambio selectivo de sustancias entre la célula misma y el medio.

Composición Química de la membrana: Está formada por proteínas, del tipo integrales (de paso único y de paso múltiple) y periféricas (que están unidas a lípidos, oligosacáridos o proteínas); estas tienen en común el movimiento de forma de traslación. Dentro también encontramos distintos tipos de lípidos, como los fosfolípidos, glucolípidos y esteroides, en si los que mas se destacan son los fosfolípidos, y estos presentan movimientos en forma de rotación, traslación y de transferencia intermembranosa. Por último como componente de esa membrana encontramos a los hidratos de carbono, que en general son los glucolípidos y las glucoproteínas.

Esta membrana en cuento a la composición presenta algunas variaciones en los que son a las bacterias, archeas y en eucarya:

Membrana en Bacteria: Aquí los lípidos son el fosfolípidos (fosfatidiletanolamina) y el Escherichia coli (70%), además de algunos esteroides. En los que son las proteínas, tenemos las de tipo integrales y periféricas, y finalmente como hidrato de carbono, tenemos dos tipos; el ácido lipoteicoico (Mp Bacteria Gram positiva, polisacárido ácido) y los lipopolisacáridos (ME Bacteria Gram negativa, azúcar neutra).

Membrana de Archea: Los lípidos, son los diéteres de glicerol y los tetraéteres de diglicerol. En cambio en las proteínas al igual que en bacterias tenemos las del tipo integral y perisféricas. Aquí no se presentan los hidratos de carbono.

Membrana en Eucarya: Aquí los lípidos, se encuentran en dos grupos; ya sea como fosfolípidos (fosfoglicéridos y esfingolípidos) y en glucolípidos (gangliósidos, cerebrósidos y esteroides). Las proteínas por su parte también son integrales, pero ahora son igual extrínsecas. Y finalmente como carbohidratos, tenemos los glucocáliz, ya sea como ribete en cepillo (intestino) o chapa estriada (riñón).

Funciones de la Membrana:

- Delimita a la célula: de manera natural.- Es una barrera selectiva: deja pasar solo algunos elementos.- Transporte: La membrana sirve como transporte de sustancias, ya sea por difusión (paso de sustancias de una zona de mayor concentración a menor concentración), por diálisis (paso de soluto de una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración, por la membrana) o por osmosis (que es el paso de solvente de una zona de mayor concentración a una zona de menor concentración, por la membrana).

Matriz Extracelular; Estructura insoluble de macromoléculas secretadas que rodea la célula. Corresponde a la pared celular en Archaea, Bacteria y Eucarya, exceptuando células animales donde es la sustancia fundamental.

Funciones de la MEC; sirve primero que nada como soporte estructural de células y tejidos, y además participa en la regulación del comportamiento de las células en los organismos multicelulares.

Pared Celular en Archae: Aquí tiene como función el determinar la forma celular como también contrarrestar la presión osmótica. Su composición en el esqueleto es que esta formado por un pseudopeptidoglucano (N-acetil glucosamina y ácido N-ácetilalosaminurónico).

Pared Celular en Bacterias: Las funciones que representa esta pared en las bacterias se van al lado de determinar la forma celular, de contrarrestar la presión osmótica; también hace de superficie rígida para que así se permita el anclaje de apéndices y es sitio de unión bacteriófago. Su composición química se da por el péptidoglucano o mureína (N-acetilglucosamina y N-acetilmurámico), y también por algunos péptidos intercatenarios como (L-alanina, D-alanina, D-glutámico y lisina o acido diaminopimélico).

Pared Celular en Eucarya: Como función es mantener la forma celular, contrarresta de igual forma la presión osmótica y sirve de medio de comunicación celular. La composición química varía un poco dentro de los siguientes: En los hongos el esqueleto se da por quitina (N-acetilglucosamina) y la matriz se da por proteínas, lípidos, polifostatos y algunos iones inorgánicos. En las plantas superiores, el esqueleto tiene como común para todas, la pared superior, pero alguna logra a tener pared secundaria. Esta pared primaria esta constituida por celulosa compuesta de fibras desordenadas, y en el caso de tener pared secundaria esta celulosa esta compuesta por fibras ordenadas.

La matriz en el caso de las plantas superiores, se forma o divide en tres partes: tenemos las hemicelulosas, que es un esqueleto de hexosas enlazadas de forma B 1,4 (xiloglucanos, arabinoxilanos, glucomananos y galactomanos). Tenemos igual las pectinas, que son polisacáridos complejos formados por ácido galacturónico con forma A 1,4 (homogalacturonanos, ramnogalacturonanos y galacturonanos sustituidos). Y finalmente la presencia de extensinas, que son proteínas formadas por hidroxiprolina (aminoácido).

Ahondando en el tema de la pared secundaria, se sabe que como componente de la matriz esta la lignina (aromático). Esta pared se produce por dentro de la célula, es muy gruesa y por tener la lignina es impermeable, aunque de igual forma mantiene algún contacto con el exterior, pero las células que poseen paredes secundarias dejan inactivas la membrana y mueren. Finalmente concluimos además que todas plantas poseen la esquerenquima y xilema (mantiene estructura y transporta agua respectivamente).

En lo que son las células animales, la MEC es la sustancia fundamental y es un gel de polisacáridos hidratados que contienen una red de glicoproteínas, cuya función es dar soporte y regulación de la división celular, adhesión, motilidad y migración durante el desarrollo embrionario.

La composición química de la MEC en animales se puede dividir en:

Sustancias Fundamentales:

- Glucoproteínas:

Fibronectina: Es la mas abundante Es la más abundante. Corresponde a un dímero subunidades globulares, que presentan secuencias repetitivas de aminoácidos. Una de las secuencias más importantes contiene el triplete (Arg-Gli-Asp). Esta glucoproteína se encuentra por toda la matriz y se deposita sobre la superficie de diversos tipos celulares favoreciendo su adhesión en múltiples situaciones. 

Tenacina: Consta de seis cadenas que se disponen radialmente. Cada cadena presenta varios dominios: uno se une a la fibronectina y otro al sindecano. Trombospondina.Se une a la superficie de las células que la segregan (fibroblastos, macrófagos, células musculares lisas y células endoteliales) y también al colágeno, fibronectina y heparina.

Laminina: Está constituida por tres polipéptidos diferentes que constituyen una molécula en forma de cruz, con varios dominios que pueden unirse a la superficie celular, al colágeno de tipo IV, al heparán sulfato o a la entactina. Se encuentra en la lámina basal de los epitelios y en la superficie de algunos tipos celulares, como células musculares, adipocitos y células de Schwann

Entactina: Pequeña proteína que se une a la laminina y al colágeno de tipo IV.

Proteoglucanos; Eje proteico de longitud variable sobre el que se disponen perpendicularmente hasta centenares de cadenas de lineales glucosaminoglucanos (GAG), los que constituyen hasta un 95% del peso del proteoglucano.

Gag: Largo polisacárido, de hasta 80 residuos constituidos por dímeros que contienen N-acetil-galactosamina o N- acetil-glucosamina y suelen encontrarse sulfatados.

Acido Hialurónico: Es el GAG más abundante; pero se une a proteínas, ni está sulfatado y a él se unen perpendicularmente otros GAG (como si fuera el eje proteico).

Otros Gag: Condroitín sulfato 4 (sulfato de condroitina A), condroitín sulfato 6 (sulfato de condroitina C), dermatán sulfato (sulfato de condroitina B), heparán sulfato (sulfato de heparina), heparina, queratán sulfato (sulfato de queratán),

Las funciones de estos proteoglucanos son la de sustancia fundamental, de espacio hidratado, también captan moléculas señalizadoras, regulan el tráfico molecular, facilita la migración celular, permite morfogénesis y reparación de tejidos.

Proteínas estructurales:

Colágeno: Molécula formada por tres cadenas polipeptídicas entrelazadas en una triple hélice dextrógira. Es muy resistente a la tracción y une las células. Se encuentra en los huesos, tendones y en tejido conjuntivo laxo.

Elastina: Conjunto de microfibrillas, embebidas en una matriz amorfa de la proteína no glucosilada denominada elastina, estas están formadas por varias glicoproteínas diferentes del colágeno, siendo la fibrilina, las mas abundante. Son muy elásticas y se encuentras a lo largo de la piel, vasos sanguíneos, pulmones y conectivo.

La otra agrupación era de las fibras y aquí destacan la actina. La miosina y la fibronectina.