Cada célula se encuentra rodeada por una membrana plasmática que la rodea, le da forma, es especifica de la funcion de esta y la relaciona con el medio extracelular.
Actúa como una barrera de permeabilidad que permite a la célula mantener una composición citoplasmática distinta del medio extracelular.
Contiene enzimas, receptores y antígenos que desempeñan un papel central en la interaccion de la celulas con otras celulas, así como con las hormonas y otros agentes reguladores presentes en él liquido extracelular.
Estructura de la membrana
Los constituyentes más abundantes son las proteínas y fosfolípidos. La molécula fofolípidos presentan una cabeza polar y dos cadenas hidrofóbicas, constituidas por ácidos grasos.
Su presencia fue confirmada con él ME dé transmicion, así la membrana plasmática en cortes transversales apareció como una triple lamina dos elctrodensas y una electrolucida, Robertson designo a esta triple lamina unidad de membrana. Como químicamente evidenciaba el predominio de lípidos y proteínas, se dieron a la búsqueda de un modelo teórico que explicara esta estructura.
Singer y Nicholson propusieron el modelo del mosaico fluido, este es molecular y teórico y se basa en datos de la estructura, la química y la biofísica pero no puede ser visualizado por ME actuales. Propusieron el ensamble de las moléculas de lípidos y proteínas, la hemicapa externa seria totalmente fosfolipídica y la hemicapa interna estaría formada por fosfolípidos y moléculas de colesterol intercaladas, esta es asimétrica por que los fosfolípidos de la hemicapa externa difieren de la interna
Proteínas de la membrana
- Proteínas integrales intrínsecas = incrustadas total o parcialmente en el espesor de la bicapa. Se mueven lateralmente en la membrana.
Funciones: Funcion estructural
Funcion de bomba
Portadoras
Conductoras
Enzimáticas
Productoras de anticuerpos
- Proteínas periféricas o extrínsecas = adosadas por el lado externo y/o interno de la bicapa. Son las más móviles.
Funciones: * Uniones transitorias a ciertas sustancias: recibir información, ligar sustancias que han de penetrar en la membrana, participar en reacciones bioquímicas.
* Uniones estables con otras membranas o estructuras intercelulares
* Uniones facultativas, mas o menos estables para fijar elementos que ingresan a la célula.
Entre las proteínas de la membrana se incluyen enzimas, proteínas transportadoras y receptores para hormonas y neurotransmisores.
Glucoproteínas: están situadas casi exclusivamente en la superficie de la membrana. La carga negativa de la superficie de la célula es atribuible al ácido siálico, con carga negativa de glucolípidos y glucoproteínas.
Composición lipídica
Los lípidos forman una barrera continua, mantienen la individualidad celular.
- Fosfolípidos principales: los más abundantes suelen ser los que contienen colinas, las lecitinas y las esfingomielinas, aminofosfolipidos, fosfatidilserina y fosfatidiletanolamina. Otros, fosfatadilglicerol, fosfatatidilinositol y la cardiolipina.
- Colesterol: es cuantitativamente importante
- Glucolipidos: se encuentran principalmente en las membranas plasmáticas, en las que sus porciones glucídicas sobresalen de la superficie externa de la membrana. (cerebrosidos y gangliosidos)
Funciones de la membrana plasmática
- Recepción de la información: las proteínas intrínsecas pueden tener capacidad de captar determinadas sustancias especificas y a partir de ellas transmitir la información celular. Las proteínas intrínsecas con tales cualidades se conocen como receptores.
- Especializaciones
- Mantenimiento de la identidad celular
– fluidez
-asimetría química y funcional
-especifícidad proteica
– polarización
– semipermeabilidad
- Permeabilidad : se refiere a la posibilidad de transferencia e intercambio de sustancias a traves de la membrana esta efectua el control cualitativo y cuantitativo de la entrada y salida de sustancias y es selectiva porque permite solo el pasaje de ciertas sustancias.
Transporte a traves de membrana
Transporte pasivo
Difusión
- Simple :mecanismo de transporte pasivo, sin consumo de energía celular. A favor del gradiente de concentración. Involucra a moléculas e iones. Las sustancias liposolubles pueden atravesar fácilmente las membranas hasta que el soluto se equilibre a ambos lados de la bicapa. Las moléculas hidrofóbicas, moléculas polares de pequeño tamaño pero no cargadas se difunden mas rápidamente.
Las moléculas no polares, oxigeno, dióxido de carbono, atraviesan directamente la bicapa por su liposolubilidad.
Las moléculas polares atraviesan canales formados por las proteínas. Algunas proteínas transmembrana presentan una estructura tridimensional en la cual los radicales polares de ciertos aminoácidos se disponen formando un canal hidrofílico que puede ser atravesado por agua(osmosis) y por iones hidratados como el sodio, potasio. Algunos canales se mantienen permanentemente abiertos otros solo lo hacen cuando llega una molécula mensajera que se une a una zona receptora especifica e induce a una variación de la configuración que abre el canal, o bien cuando ocurren cambios en la polaridad de la membrana.
El pasaje de agua se denomina osmosis y el soluto diálisis.
Osmosis :se define como el flujo de agua a traves de membranas semipermeables desde un compartimento de baja concentración hacia uno de concentración mayor. La osmosis se produce porque la presencia de solutos reduce el potencial químico del agua que tiende a fluir desde las zonas donde su potencial químico es mayor hacia uno menor.
Facilitada: mecanismo pasivo a favor del gradiente de concentración que facilita el transporte de determinadas sustancias que en general son insolubles en lípidos, monosacáridos, ácidos grasos, aminoacidos. Requiere transportadores especiales
Esta difusión es mediada por un transportador o carriers. Depende de proteínas integrales de la membrana, cada proteína transportadora es especifica de una sola molécula o de un grupo de moléculas de estructura relacionada.
La proteína transportadora expone los sitios de reconocimiento a una de las caras de la membrana, cuando la molécula por transportar se une a ella cambia la conformación y expone los sitios hacia el lado opuesto donde se libera la molécula.
Transporte activo
Es el transporte neto de un soluto en contra de un gradiente de concentración, no puede producirse espontáneamente, sino que requiere una fuente de energía para conducir una soluto a traves de la membrana celular desde un compartimento de baja concentración a uno de alta. Es necesario la participación de proteínas integrales de la membrana
Transporte activo 1ª
Dependen de fuentes primarias de energía tales como la hidrólisis de ATP Bomba de sodio y potasio
Es un mecanismo para sacar iones de sodio de la membrana celular y al mismo tiempo introducir iones potasio a la célula. Esta bomba se encuentra en todas la celulas del cuerpo y se encarga de mantener las diferencias de concentración sodio – potasio a traves de la membrana y establecer un potencial eléctrico negativo en el interior de las celulas.
La proteína acarreadora es un complejo de dos proteínas globulares separadas una con mayor peso molecular y otra más pequeña. La de mayor tamaño presenta tres características especificas para la funcion de bomba:
- Cuenta con tres sitios receptores para unir iones sodio en su porcion situada en el interior de la célula.
- Tiene dos sitios receptores para iones potasio en su lado exterior
La porcion interna de esta proteína adyacente o cercana a los sitios de unión para sodio, muestra actividad de ATPasa.
La bomba ATPasaNa-K, la proteína transportadora es una ATPasa que intercambia tres iones de sodio intercelulares por 2 iones de potasio extracelulares mientras hidroliza ATP para obtener energía.
Bomba de calcio
En condiciones normales la concentración de calcio en el citosol es baja esto se logra mediante dos bombas de calcio, una en la membrana celular, que expulsa calcio hacia el exterior de la célula, la otra introduce iones calcio a uno o mas organelos vesiculares internos de la célula. La proteína acarreadora atraviesa la membrana de lado a lado y actúa como ATPasa con capacidad para desdoblar ATP igual que ATPasa de sodio. Esta proteína tiene un sitio de unión para calcio en lugar de potasio.
Transporte activo 2ª
Los gradientes iónicos y los potenciales a traves de membrana suministran la energía para que se realice el transporte, cuando se debe eliminar o incorporar una molécula muy grande o incluso un microorganismo entero, la membrana misma se compromete en el pasaje de la partícula organizando una vacuola donde esta queda contenida y es transportada. Se denomina exocitosis a la salida de la materia y endocitosis a la entrada a la célula. En casos particulares el proceso recibe distintos nombres:
Endocitosis y exocitosis
Endocitosis
Fagocitosis: cuando se trata de la incorporación de partículas grandes, partículas sólidas, consta de dos pasos:
– la membrana debe reconocer a la partícula a fagocitar y unirse a ella, esta unión determina el siguiente paso
– consiste en una expansión de la membrana alrededor de la partícula proceso por el cual participan microfilamentos y se gasta energía.
Finalmente, la partícula queda englobada dentro de una vacuola y puede ser digerida intracelularmente.
Pinocitosis : cuando se trata de la incorporación de líquidos como el fluido extracelular. Es una captación inespecífica del liquido extracelular que baña la célula. La membrana plasmática rodea a una porcion de este fluido y se invagina constituyendo una pequeña vacuola.
La endocitosis mediada por receptor es muy discriminatoria y requiere el reconocimiento especifico de un determinado tipo de moléculas. Para ello la membrana celular cuenta con proteínas receptor4as capaces de identificarlas aun cuando se hallen en muy baja proporción y en medio de muchas otras moléculas.
Una vez formados los complejos molécula-receptor, estos se invaginan en ciertas zonas de la superficie celular, constituidas por ligeras depresiones recubiertas por una gruesa capa de proteínas asociadas a la cara citoplasmática de la membrana. Al invaginarse esta zona queda formada una vesícula revestida que inmediatamente pierde su cubierta y se fusiona con otras similares. En el interior de esta vesícula, los complejos molécula receptor se disocian y las moléculas transportadoras quedan libres. Los receptores vacíos se reagrupan en un sector de la vesícula, que se separa en forma de una pequeña vacuola, con la cual retornan a la membrana plasmática para volver a usarse. Las moléculas ingresadas mediante esta endocitosis y que han quedado dentro de la vesícula pueden tener varios destinos por ej:
– atravesar la membrana de la vesícula y quedar disponible para su uso en el citoplasma, en el caso sé iones y moléculas pequeñas.
– ser sometidos a una digestión intracelular, en cuyo caso la vesícula se fusiona con un lisosoma.
Endocitosis(mediada por receptor)
— las partículas se fijan a receptores ubicados en fosas revestidas
— por debajo de esta fosa se encuentra un enrejado de clatrina
— la fosa se invagina, la clatrina se libera
— la porcion invaginada se libera formando una vesícula pinocítica.
Receptores
Macromoléculas complejas con propiedades fisicoquímicas mediables. Son glucoproteínas que actúan como receptoras para hormonas y al unirse a ellas activan una cascada de enzimas intracelulares.
El ejemplo muestra a una hormona unida a un receptor estimulador e inicia una cadena de secuencias para activar la adenilato ciclasa y a la síntesis de cAMP. Si se uniera a un receptor inhibidor, bloquearía la síntesis de cAMP por la adenilato ciclasa.
La hormona abandona el torrente circulatorio hacia la célula blanco
La hormona se une al receptor estimulador que se halla en la membrana de la célula
El receptor con una conformación alterada interacciona con la proteína G1, teniendo lugar un proceso de intercambio GTP—GDP.
El complejo activo G1-GTP interacciona con la adelinato ciclasa, una proteína situada en la cara interna de la membrana plasmática. La AC así activada convierte el ATP en cAMP. La biosíntesis del cAMP constituye el resultado de la transmisión de la señal desde la hormona extracelular hasta el interior de la célula.
Tambien puede salir de la célula sustancias contenidas en vacuolas mediante un mecanismo inverso al de la fagocitosis. Este proceso de salida se denomina exocitosis.
Exocitosis
Las celulas pueden liberar moléculas mediante este proceso, la liberación de neurotransmisores se produce por esto. Tambien la exocitosis es responsable de la liberación de proteínas de secreción, por ejemplo la secreción de proenzimas pancreáticas por celulas acinares del páncreas. La proteína que va a ser secretada se almacena en vesículas secretoras en el citoplasma. Él estimulo secretor hace que dichas vesículas se fusionen con la membrana plasmática, liberando su contenido por exocitosis
Bibliografía
Levy-berne-(capitulo 1-membrana celulares y transporte a traves de membranas)
Gynton –(transporte a traves de membranas)
Gannon
Apuntes cátedra de química biologica
Apuntes cátedra de histología–
Autor:
María Laura Rubio