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Semana 3-Teoría - MEMBRANA Y TRANSPORTE
Semana 3-Teoría - MEMBRANA Y TRANSPORTE
Semana 3-Teoría - MEMBRANA Y TRANSPORTE
TRANSPORTE
Biol. Mónica Velarde Vílchez
mvelardev@usmp.pe
Biología Celular y Molecular
Índice o tabla de contenidos
• 1º Componentes de la Membrana: Lípidos
• 2º Componentes de la Membrana: Proteínas
• 3º Componentes de la Membrana: Carbohidratos
• 4º Funciones de la Membrana
• 5º Sistemas de Endomembranas
• 6° Transporte a través de Membrana
• 6º Conclusiones
• 7º Fuentes de información
MEMBRANA CELULAR
Esencial para la vida celular
Encierra a la célula
Define sus límites
Comunicación
Mantiene diferencias fundamentales entre citosol y
ambiente extracelular
Entre citosol y ambiente interior de organelas
membranosas.
Membrana
plasmática
Extracelular 5 a 10 m
El espesor
Citoplasma es semejante
en células
procariotas y
eucariotas
1 m = 0.000000001 m = 10-9 m
COMPONENTES DE LA MEMBRANA
ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA
• La membrana
La bicapa fosfolipídica es la estructura plasmática, está
base de la membrana celular compuesta por:
• Proteínas
• Lípidos
• Carbohidratos
Hidrofílica
Tiene Carga
polar
Hidrofóbica
No tiene carga,
neutra
Moléculas Anfipáticas:
Propiedades Hidrofóbicas e Hidrofílicas
Orienta el extremo hidrofóbico lejos del agua y
el extremo hidrofílico orientado hacia el agua.
Wolfe S.L., Molecular and
Cellular Biology, Wadsworth
Publishing Company, 1993, p 155
Bicapa Lipídica
Polar region
Non polar
hydrocarbon
tail
Orientación en la membrana
Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, N.Y., 1994, Third
Edition, Figure 10-8.
Fluidez de la membrana
El colesterol:
Da rigidez a la membrana.
restringe movimiento aleatorio de Fosfolípidos.
impide que las colas de Fosfolípidos interactúen.
Evita temperaturas de transición bruscas.
Incrementa la estabilidad y disminuye la permeabilidad de
la membrana.
Colesterol en la Membrana
Interacciones Van der Waals
Estructura en mosaico fluido
• Proteínas intrínsecas o
integrales: Las proteínas se
encuentran más o menos inmersas
en la matriz lipídica.
• Proteínas extrínsecas o
periféricas: Las proteínas se
encuentran apoyadas sobre las
cabezas de los fosfolípidos [son
mantenidas por interacciones
electrostáticas], a ambos lados de
la membrana.
Proteínas de Membrana
Mediadores de casi todas las otras funciones.
Transporte de moléculas.
Catálisis de reaciones asociadas a la membrana.
SINTESIS ATP (ATP sintetasa)
Eslabón estructural que une citoesqueleto a través de la
membrana, a la matriz extracelular o a otra célula.
Receptores de señales.
30% del genoma celular codifica Proteínas de membrana
Proteínas de membrana
Dominio citosólico
Dominio transmembrana
Proteínas de membrana
Dominio extracelular
Proteínas periféricas, se
Proteínas de membrana
2.
localizan fuera de la bicapa
lipídica, orientados hacia el
extracelular en cuyo caso
pueden estar formando
glicoproteínas o hacia el
citoplasma.
3. Proteínas ancladas a lípidos, localizadas
Proteínas de membrana
Son glicolípidos de
membrana los que
hacen la diferencia.
Funciones de la Membrana Celular
Transporte
Actividad Enzimatica
Traducción de Señales
Reconocimiento Célula-Célula
Uniones Intercelulares
Adhesión a citoesqueleto
Funciones de la Membrana
Celular
1. Transporte 4. Reconocimiento
Célula-Célula 1 4
2. Actividad 5. Uniones
Enzimatica Intercelulares
2 5
3. Traducción de 6. Adhesión a
Señales citoesqueleto y
a MEC
3 6
Transporte
Ingreso de nutrientes
Salida de detritos
Impedir ingreso de sustancias indeseables
Impedir pérdida de metabolitos necesarios
Mantener composición
Iónica
pH
Presión osmótica.
Actividad Enzimática
H+
• Cambio de
citoesqueleto
• Activación de
genes específicos
Traducción de Señales
Reconocimiento Célula-Célula
•Separación de células
embrionarias en Tejidos y
órganos.
Intracelular
3. Fagocitosis y pinocitosis.
El primer paso es el
movimiento de la molécula
La velocidad de difusión
desde la solución acuosa
relativa es proporcional
hacia el interior hidrófobo
a su gradiente de
de la bicapa fosfolipídica.
concentración a través
La molécula se disuelve en de la membrana y a su
Difusión simple
la bicapa fosfolipídica y grado de hidrofobicidad.
difunde a través de ella.
Después se disuelve en la
solución acuosa al otro lado
de la membrana.
No se consume
energía metabólica Muy pocas son las
moléculas que
Difusión simple
porque el movimiento ingresan o salen de las
es a favor de la células, o atraviesan
gradiente de las membranas de las
concentración. organelas, sin la ayuda
de proteínas
Es un proceso no transportadoras.
selectivo.
Difusión facilitada
No utiliza energía del ATP.
Moléculas pequeñas
polares no cargadas
Moléculas grandes
polares no cargadas
Requieren proteínas
transportadoras
Iones
Difusión facilitada
Se unen a la molécula específica en un lado de la
membrana.
Sufren un cambio conformacional.
Liberan a la molécula al otro lado de la membrana.
No utiliza energía del ATP.
Líquido
extracelular
Citosol
Transporte acoplado
Transportadores (carriers)
2. Proteínas canal
Forman “poros” en la membrana, permitiendo a las
Difusión facilitada
moléculas de pequeño tamaño y con carga
apropiada pasar libremente a través de la bicapa.
No utilizan energía del ATP.
Se saturan.
Tipos:
Canales iónicos
Aquaporinas
Porinas
3. Canales iónicos
Son altamente selectivos debido al
Difusión facilitada
estrecho poro del canal que restringe el
paso sólo a iones de carga y tamaño
específico.
Se abren en respuesta a estímulos
específicos.
No se encuentran permanentemente
abiertos.
No utilizan energía del ATP.
Canales iónicos
El flujo de los iones a través de la membrana
depende de que se forme un gradiente iónico a
Difusión facilitada
través de los canales de membrana plasmática.
Difusión facilitada
1. Regulados por ligando:
Se abren en respuesta a la unión con neurotransmisores
u otras moléculas señal.
2. Regulados por cambios de voltaje (Voltaje-
gated ion channel):
Se abren en respuesta a variaciones en el potencial
eléctrico a través de la membrana celular.
1. Canales iónicos regulados por
Difusión facilitada
ligando:
La unión ligando-receptor genera un
cambio conformacional en la molécula
canal.
Se abre el poro acuoso.
Ocurre un flujo de iones específicos
siguiendo la gradiente del ión a través
de la membrana.
2. Canales iónicos abiertos por cambio de
Difusión facilitada
voltaje (voltaje-gated ion channel).
Difusión facilitada
La hélice-alfa transmembrana S4 tiene varios
aminoácidos cargados positivamente y actúa
como el sensor de voltaje que interviene en la
apertura del canal en respuesta a las variaciones
en el potencial de membrana.
Difusión facilitada
• El canal de K+ está formado por la asociación
de 4 subunidades idénticas.
• El canal de Na+ está formada por una única
cadena polipeptídica que contiene 4 dominios
repetidos, cada una de la cuales es similar a
una subunidad del canal de K+.
• El canal de Ca++ es similar al canal de Na+.
Transporte activo
ATPasa de Na+/K+
Membrana celular.
ATPasa de Ca++
Membrana del retículo sarcoplásmático
(músculo).
Membrana del retículo endoplásmático liso.
Membrana celular.
ATPasa de H+
• Membrana lisosomal.
• Endosomas.
• Vacuolas vegetales.
ATPasa Na+/ K+
Endocitosis.
Transporte activo
• El material que se va a introducir es
rodeado por una porción de membrana
plasmática.
• Esta porción luego se invagina para
formar una vesícula que contiene el
material ingerido.
• Participa el citoesqueleto de la célula.
Transporte activo
1. Fagocitosis
2. Pinocitosis
3. Endocitosis mediada por receptor
Transporte activo
Endocitosis
Fagocitosis Pinocitosis mediada por
receptor
Rizo
Hoyo
cubierto por
clatrina
Macropinosoma Receptosoma
Fagosoma
Endocitosis
Transporte activo
Fagocitosis:
pseudópodos.
Endocitosis
Transporte activo
Fagocitosis:
• Los pseudópodos rodean la partícula y sus membranas
se funden para formar una vesícula intracelular (> 0,25
m de diámetro) llamada fagosoma.
Transporte activo
este mecanismo.
Se forma una proyección de la membrana
conocida como “rizo” incorporando un volumen
de líquido extracelular.
La proyección de membrana se fusiona con la
membrana celular.
Es un proceso común entre
las células eucariotes
Endocitosis Mediada por receptor
Transporte activo
Endocitosis mediada por receptor.
• Es un mecanismo selectivo de ingreso de
moléculas a la célula.
Transporte activo
• Las macromoléculas a introducirse se unen a
receptores específicos de la superficie celular.
• Estos receptores se acumulan en regiones
especializadas con la participación del
citoesqueleto celular.
Endocitosis mediada por receptor:
Se forman los Hoyos cubiertos de clatrina por
Transporte activo
invaginación de la membrana.
Se liberan vesículas revestidas por clatrina que
contiene los receptores y sus macromoléculas
unidas.
Las vesículas revestidas por clatrina se fusionan
con endosomas tempranos y el contenido es
distribuido:
hacia los lisosomas o
son reciclados a la membrana plasmática.
Exocitosis
Transporte activo
Una vesícula exocítica se fusiona con la
membrana celular.
Se libera el contenido al extracelular.
La membrana de la vesícula es incorporada a la
membrana celular.
Participa en este proceso el citoesqueleto.
Se requiere energía del ATP.
Transporte activo
El transporte de moléculas intracelulares de una
organela a otra es mediante vesículas.
Gemación: formación de la vesícula.
Transporte vesicular: participa el citoesqueleto.
Fusión: de la vesícula a la membrana blanco.
Transporte activo
Transcitosis:
Una molécula puede ser
transportada a través de una
célula sin sufrir mayores
modificaciones y liberada al
extracelular.
Transporte a través de membrana celular
Fuentes de Información
• Darnell, J.; Lodish, H. y Baltimore, D. “Biología Celular y
Molecular”. 2006. Ed. Omega S. A. España. (Caps. 5 y
7)
• Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, Wadsworth
Publishing Company, 1993, p 155
Gracias.