Membrana biológica 2010

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  • AsimetríaLas membranas celulares son una bicapalipídica con dos hemicapas. En las membranas de los orgánulos y en la plasmática existe una hemicapa orientada hacia el citosol y otra orientada hacia el interior del orgánulo o al exterior celular, respectivamente. La composición en lípidos, glúcidos y proteínas periféricas es distinta en ambas hemicapas. En la membrana plasmática, la hemicapa orientada hacia el exterior contiene una mayoría de los lípidos que poseen colina, como la fosfatidicolina y la esfingomielina, mientras que la fosfatidiletanolamina, fosfatidilinositol y la fosfatidilserina se localizan en la hemicapa interna. Esto es interesante porque crean una distribución diferente de cargas entre ambas superficies de la membrana, que contribuye al potencial de membrana. Además, facilita la asociación específica de proteínas que necesitan un ambiente eléctrico determinado y que es aportado por la naturaleza química de las cabezas de los lípidos. Otro ejemplo es el lípido fosfatidilinositol, localizado en la hemicapa interna, que al ser modificado por ciertas fosfolipasas se divide en dos moléculas, una de las cuales viaja por el citosol y actúa como segundo mensajero. También durante la apoptosis, muerte celular programada, los lípidos de la hemicapa interna de la membrana citoplasmática son expuestos en la hemicapa externa, son reconocidos entonces por los macrófagos y la célula es fagocitada. Los glúcidos se localizan preferentemente en la hemicapa externa de la membrana plasmática, como veremos más adelante. La asimetría en la distribución de moléculas entre ambas hemicapas se produce también en diferentes orgánulos de la célula.
  • Lipidrafts are cholesterol- and sphingolipid-enriched, highlydynamic, submicroscopic (25–100 nmdiameter) assemblies, whichfloat in theliquid-disorderedlipidbilayer in cell membranes2, 4, 40. a | There are twocommonraftdomains in mammaliancells: planarlipidrafts and caveolae. Bothpossess a similar lipidcomposition. Planarrafts are essentiallycontinuouswiththeplane of the plasma membrane and lackdistinguishingmorphologicalfeatures. Bycontrast, caveolae are small, flask-shapedmembraneinvaginations of the plasma membranethatcontaincaveolins. Caveolinmolecules can oligomerize and are thoughttobeessential in formingtheseinvaginatedmembrane structures108. Caveolins and flotillin can recruitsignallingmoleculesintolipidrafts. Manyneurotransmitterreceptors (bothionotropic and G-protein-coupled), G proteins, and signallingeffectorssuch as second-messenger-generatingenzymes are found in lipidrafts. Neurotransmittersmightactivatereceptorsthat are locatedbothwithin and outsidelipidrafts. b | Thelipidraftsignallinghypothesisproposesthatthesemicrodomainsspatiallyorganizesignallingmolecules at themembrane, perhaps in complexes, topromotekineticallyfavourableinteractionsthat are necessaryforsignaltransduction. c | Alternatively, lipidraftmicrodomainsmightinhibitinteractionsbyseparatingsignallingmolecules, therebydampeningsignalling responses.
  • During neurotransmitter signalling, many G-protein-coupled receptors (GPCRs) undergo agonist-induced endocytosis, leading to receptor recycling, receptor sequestration and receptor downregulation. Clathrin-independent lipid raft mechanisms might contribute to this process. Both caveolae and planar lipid rafts can facilitate clathrin-independent endocytosis from the plasma membrane40, 42, although the precise components and intracellular trafficking pathways that are involved have yet to be definitively determined40, 41. Caveolae or raft endocytosis can be assessed using fluorescence microscopy, and cellular uptake of cholera toxin B is often used to distinguish clathrin-independent, raft-mediated endocytosis; however, this toxin can also be taken up by other pathways41. a | Several GPCRs have been reported to be internalized through the caveolae pathway (Table 2). A signal-dependent event leads to dynamin-dependent fission of the invaginatedcaveola and subsequent endocytosis and vesicle trafficking to caveolin-containing caveosomes40. The molecular mechanisms responsible for GPCR internalization through caveolae are largely undefined and warrant further investigation. b | Planar lipid rafts can also facilitate endocytosis; however, less evidence is available for this route of GPCR internalization. c | Neurotransmitter signalling can also result in the movement of receptors into or out of lipid rafts. This translocation and lateral movement in the membrane could either activate or diminish neurotransmitter signalling by altering the coupling of receptors with G proteins and/or other signalling effectors.
  • a | Actin and tubulin associate with lipid rafts and caveolae either as polymerized structures or their building block components (actin monomers or tubulindimers). These cytoskeletal elements might help to organize lipid raft domains and the neurotransmitter molecules that are present in these structures (G-protein-coupled receptors, ionotropic receptors, effectors, G proteins). b | Disruption of actin filaments or microtubules reorganizes certain receptors or G proteins present in lipid rafts, as described in the main text. It is suggested that tubulin-binding or actin-binding drugs could compromise the association between dimerictubulin and receptors or G proteins. Depending on the system, cytoskeletal elements present in rafts would be expected to facilitate or inhibit neurotransmitter signalling by contributing to the raft organization of the signalling molecules. Adapted, with permission, from Ref. 87 (2006) American Society for Biochemistry and Molecular Biology.
  • doi:10.1038/nature08147doi:10.1038/nature08144doi:10.1038/459343a
  • Membrana biológica 2010

    1. 1. Membrana Biológicahttp://membranacelular.wikispaces.com/<br />Tamara Jorquiera Johnson, MC<br />Biología Celular y Molecular<br />USMP - Medicina<br />
    2. 2. MembranaBiológica<br />Composición y Estructura<br />Funciones de Membrana<br />Transporte de Membrana<br />Pasivo<br />Activo<br />MoléculasGrandes<br />
    3. 3. Membrana Celular<br />Esencial para la vida celular<br />Encierra a la célula<br />Define sus límites<br />Mantiene diferencias fundamentales entre citosol y ambiente extracelular<br />Entre citosol y ambiente interior de organelas membranosas.<br />
    4. 4. Además …<br />Tiene proteínas que actúan como sensores para señales externas, permitiendo a la célulacambiarsucomportamiento en respuesta a avisos “señales” del medioambiente.<br />Estosreceptorestransmiten señales, no moléculas, a través de la membrana.<br />
    5. 5. Composición yEstructura<br />
    6. 6. Membrana Biológica<br />Diferentesfunciones<br />Estructura General Común:<br />Capamuydelgada de Lipidos y Proteínas .<br />Unidospor enlaces no covalentes.<br />EstructuraDinámica.<br />Capacontínuadoble de lípidos.<br />Tieneaprox. 5nm de ancho.<br />
    7. 7. LODISH, NCBI » Bookshelf » Molecular Cell Biology » Chemical Foundations » 2.2 Noncovalent Bonds Figure 2-17<br />.The binding of a hypothetical pair of proteins by two ionic bonds, one hydrogen bond, and one large combination of hydrophobic and van der Waals interactions<br />The structural complementarity of the surfaces of the two molecules gives rise to this particular combination of weak bonds and hence to the specificity of binding between the molecules.<br />
    8. 8. Membrana Celular<br />Extracelular<br />Intracelular<br />Funciones<br />Alberts et al, Molecular Biology of the Cell, Third edition, Garland Publishing, N.Y. 1994. Figure 10-1, page 477.<br />
    9. 9. Lípidos: Triglicérido<br />3 ácidos grasos<br />Glicerol<br />
    10. 10. Lípidos Saturados<br />Enlaces simples<br />
    11. 11. Lípidos insaturados<br />
    12. 12. Fosfolípido<br />
    13. 13. Fosfolípido<br />
    14. 14. Bicapa Lipídica<br />Fosfolípidos<br />Cabeza HIDROFÍLICA<br />Cola HIDROFÓBICA<br />
    15. 15. Fosfolípidos<br />Hidrofílica<br />Tiene Carga polar<br />Hidrofóbica<br />No tiene carga, neutra<br />Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, Wadsworth Publishing Company, 1993, p 155<br />
    16. 16. Fosfolípido<br />Oxígeno<br />Hidrógeno<br />Carbón<br />Fósforo<br />Nitrógeno<br />
    17. 17.
    18. 18.
    19. 19. Asimetría de Fosfolípidos<br />Ej. Eritrocitos Humanos:<br />Esfingomielina<br />Fosfatidilcolina<br />Fosfatidiletanolamina<br />Fosfatidilserina<br />Fosfatidil inositol<br />Carga + <br />Cara Exoplásmica<br />Carga – <br />Cara Citosólica<br />
    20. 20. Energéticamente Favorable<br />
    21. 21. Esfera <br />No hay partes hidrofóbicas libres o en contacto con agua.<br />
    22. 22. Bicapa Lipídica<br />H2O<br />H2O<br />
    23. 23. Flip Flop<br />Lateral<br />107 / seg<br />1 / mes<br />Movimiento de Fosfolípidos<br />
    24. 24.
    25. 25. Bicapa Lipidica<br />Estructura fluida básica.<br />Semipermeable.<br />Barrera casi impermeable a moléculas hidrosolubles.<br />
    26. 26. Semipermeable<br />HIDROFÓBICA<br />
    27. 27. Semipermeable<br />
    28. 28. Semipermeable<br />
    29. 29. Semipermeable<br />Pequeñas<br />
    30. 30. Semipermeable<br />
    31. 31. Semipermeable<br />H20<br />Con carga<br />Grandes<br />
    32. 32. Semipermeable<br />Ayuda<br />Proteína Transportadora<br />
    33. 33. Semipermeable<br />
    34. 34. Colesterol<br />Polar region<br />Non polar <br />hydrocarbon<br />tail<br />Orientación en la membrana<br />Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, N.Y., 1994, Third Edition, Figure 10-8.<br />
    35. 35. Colesterol – Estabiliza la membrana<br />Papel en fluidez de membrana<br />Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, Garland Publishing, N.Y., 1994, Third Edition, Figure 10-9; or Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, Wadsworth Publishing Company, 1993<br />
    36. 36. Colesterol en la Membrana<br />
    37. 37. Fluidez de la Membrana<br />Colesterol<br />A 37 grados disminuye fluidez, <br />restringe movimiento aleatorio de Fosfolípidos.<br />A menor T, mantiene fluidez <br />impide que las colas de Fosfolípidos interactuen.<br />
    38. 38. Interacciones <br />Van der Waals<br />
    39. 39. Ruptura y Fusión<br />Una de las propiedades más útiles de las membranas para la célula es la capacidad de ser rotas y volver a ser fusionadas. Ello permite que los compartimentos intracelulares puedan ser tremendamente plásticos, es decir, dividirse, fusionarse, pueden formar vesículas membranosas en un compartimento que viajan a otro con el que se fusionan, etc. Ésta es la base del transporte de moléculas entre compartimentos membranosos, denominado transporte vesicular. Esta característica de las membranas es también necesaria durante la etapa de la mitosis denominada citocinesis donde la membrana citoplasmática debe crecer en superficie, romperse y luego fusionarse para formar dos células hijas independientes. Realmente estos procesos de rotura y de fusión de membranas están gobernados por las proteínas, entre las que se destacan las SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment receptor), puesto que la bicapalipídica es muy estable. <br />McNeil PL, Steinhardt RA. Plasma membrane disruption: repair, prevention, adaptation. 2003. Annual review in cell and development biology. 19:697-731. <br />
    40. 40. Reparación<br />Numerosos procesos naturales o la manipulación experimental de las células provocan la rotura de las membranas celulares. <br />Por ejemplo:<br />En los experimentos de clonación se necesita meter una pipeta, la captación de vectores o ADN supone a veces la poración de las membranas celulares, la propia manipulación supone roturas de membrana. <br />También en los tejidos vivos sometidos a tensiones hay un proceso de rotura de la membrana plasmática, como ocurre frecuentemente en las células musculares. La célula cuenta con mecanismos para evitar que su contenido citoplasmático salga al exterior y se rompan las diferencias entre el medio interno y externo. Esto es letal para la célula si se prolonga más de unos cuantos segundos. <br />
    41. 41. Reparación<br />Hay dos maneras de sellar la membrana según el tipo de daño que se produzca<br />Cuando los daños son pequeños (normalmente menores a 0.2 µm) las propiedades de los lípidos de la membrana son suficientes para repararlos. <br />Ello es debido a que los lípidos en el borde de la membrana adoptan una disposición inestable que fuerza a dichos bordes a encontrarse y a sellarse. <br />La rapidez con que este proceso ocurre depende de la tensión de la membrana, que depende a su vez de los puntos de anclaje, bien al citoesqueleto o a la matriz extracelular. <br />Cuando se produce una rotura entra calcio a favor de gradiente de concentración que hace que el citoesqueleto se desorganice parcialmente en la zona dañada y su efecto sobre la membrana disminuye, se rebaja así la tensión y aumenta la velocidad de resellado. <br />Cuando las roturas de la membrana son pequeñas, menores a unas 0.2 micras, las propiedades moleculares de los lípidos son suficientes para cerrar el hueco (Modificado de McNeil, 2003)<br />
    42. 42. Reparación<br /><ul><li>Cuando los daños son grandes (más de 0.2-0.5 µm) los bordes rotos libres de la membrana están demasiado lejos para se que puedan autosellar y se pone en funcionamiento un mecanismo de exocitosismasiva.
    43. 43. Es decir, fusión de vesículas con la membrana plasmática, aunque en este caso también incluye grandes compartimentos membranosos.
    44. 44. La amplia rotura produce una gran entrada de calcio, éste provoca la fusión de compartimentos membranosos próximos al lugar de la rotura creándose un macrocompartimento, el cual terminaría por fusionarse con los bordes de la membrana plasmática.
    45. 45. Entre los compartimentos implicados en la fusión estarían los endosomas, los lisosomas, vesículas próximas y otros compartimentos especializados de distintos tipos celulares. Los lisosomas parecen especialmente importantes en este proceso. </li></ul>Cuando las roturas de la membrana son grandes, más de 0.2-0.5 micras, ocurre una gran entrada de calcio que dispara procesos similares a los de la exocitosis. Los orgánulos próximos son conducidos a la zona del daño, se fusionan entre sí y terminan por fusionarse con la membrana plasmática. (Modificado de McNeil, 2003)<br />
    46. 46. Adaptación a la Tensión<br /><ul><li>Las células y los tejidos tienen mecanismos para adaptarse a las tensiones mecánicas repetitivas:
    47. 47. La matriz extracelular se especializa,
    48. 48. Aumentan los complejos de unión,
    49. 49. Aumentan los filamentos intermedios del citoesqueleto,
    50. 50. Aumenta las dimensiones y el número de compartimentos membranosos celulares, etc.
    51. 51. En los cultivos celulares se pueden estudiar las respuestas de las células a las tensiones mecánicas.
    52. 52. Se ha comprobado que ante un estiramiento del 10-15% las células aumentan su superficie de membrana por fusión de compartimentos internos.
    53. 53. Esto ocurre normalmente en las células de la vejiga urinaria,que sufren grandes variaciones de tensión.
    54. 54. Cuando las células en cultivo son estiradas dos veces, en la segunda se produce una reparación más rápida que en la primera.
    55. 55. Se observa que la cantidad de vesículas producidas por el aparato de Golgi es mayor de lo normal, por lo que la célula puede responder con mayor eficacia. La sujeción de la células a la matriz extracelular también se ve reforzada. Así, las proteínas del citoesqueleto y de la matriz extracelular se incrementan en número para adaptarse a las tensiones mecánicas repetitivas. </li></li></ul><li>Proteínas de Membrana<br />Mediadores de casi todas las otras funciones.<br />Transporte de moléculas.<br />Catalisis de reaciones asociadas a la membrana.<br />SINTESIS ATP (ATP sintetasa)<br />Eslabón estructural que une citoesqueleto a través de la membrana, a la matriz extracelular o a otra célula.<br />Receptores de señales.<br />30% del genoma celular codifica Proteinas de membrana<br />
    56. 56. Proteínas en la Membrana<br />Integrales<br />Canales iónicos, Bombas de protones, Receptores asociados a Proteína G<br />Periféricas<br />Algunas enzimas y hormonas<br />Unidas a Lípidos<br />Proteínas G<br />
    57. 57. Asociaciones de las Pr de Membrana<br />
    58. 58. Funciones de las Pr de Membrana<br />
    59. 59. Proteinas de Membrana<br />Wolfe S.L., Molecular and Cellular Biology, Wadsworth Publishing Company, 1993<br />
    60. 60. Bacteriorhodopsin<br />The basis of a simple photosynthetic system that provides some species of archaea, known as halobacteria, with chemical energy. Interestingly, bacteriorhodopsin is chemically very similar to the light-senstive pigment rhodopsin, found in the vertebrate retina.<br />
    61. 61. Proteínas Integrales<br />Orientación única<br />α helice multiple<br />Barril ß<br />α helice única<br />Asimetría<br />
    62. 62. Proteínas Periféricas <br />Unión covalente c/ cadena lipídica<br />Unión con oligosacáridos<br />1 α-hélice en monocapa citosólica<br />
    63. 63. Proteínas Periféricas<br />exoplásmica<br />Interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana<br />citosólica<br />
    64. 64. Ambiente Reductor<br />ASIMETRÍA<br /><ul><li>Orientación específica de Pr
    65. 65. Glucolípidos sólo en hojuela exoplásmica
    66. 66. Composición lipídica diferente.</li></li></ul><li>Asimetría de la membrana<br />
    67. 67. Modelo de Mosaico FluídoSinger, S. J., and G. L. Nicolson. 1972. The fluid mosaic model of the structure of cell membranes. Science.175: 720–731.<br />Glúcido<br />CARA EXOPLÁSMICA<br />Proteína<br />CARA CITOSÓLICA<br />http://www.biosci.uga.edu/almanac/bio_103/notes/may_15.html. <br />
    68. 68.
    69. 69. <ul><li>RE:síntesis de Pr de exportación y lípidos
    70. 70. Golgi:modificación, seleccíón y empaquetamiento.
    71. 71. Vesículas:sueltan Pr exportación y depositaglicolípidos y glicopr en la membrana.</li></li></ul><li>Balsas Lipídicas– LipidRafts<br />Las balsas de lípidos son dominios especializados de membrana enriquecida en colesterol ciertos lípidos y proteínas. <br />La existencia de las balsas lipídicas es una hipótesis planteada por primera vez en 1988 (Simons y van Meer, 1988; Simon & Ikonen, 1997).<br />
    72. 72. Model of lipid-raft structure and function in biological membranes<br />Esfingolípidos y esfingomielina<br />Acidosgrasossaturados de cadenaslargas, cabezasgrandes.<br />Colesterol<br />Sóloalgunasproteinaspuedenentrar a las balsas.<br />Alonso, M. A. et al. J Cell Sci 2001;114:3957-3965<br />
    73. 73. LipidRafts – Balsas Lipídicas<br />B<br />7<br />6<br />5<br />A Citosol - Intracelular<br />B Extracelular / vesícula / Lumen del Golgi<br />Non-raftmembrane<br />Lipidraft<br />Lipidraftassociatedtransmembraneprotein<br />Non-raftmembraneprotein<br />Glycosylationmodifications (onglycoproteins and glycolipids)<br />GPI-anchoredprotein<br />Cholesterol<br />Glycolipid<br />8<br />A<br />3<br />1<br />2<br />4<br />Las balsas son abundantes en la membrana plasmática, pero también se encuentran dentro de la célula.<br />(Dupree et al., 1993; Gagescu et al., 2000; Puertollano et al., 2001). <br />Son móviles, entidades dinámicas que se mueven lateralmente a lo largo del plano de la membrana plasmática y de forma continua entre la membrana plasmática y compartimentos internos <br />(Nichols et al., 2001).<br />
    74. 74. DetergentResistantMembraneFractions:<br />DRM<br />¿ Nuevo Modelo ?<br />El mosaico fluido ya no es el modelo de caos que se pensaba. Las proteinas se acumulan de acuerdo a su función y los lípidos también se ordenan, lo hacen usando “balsas”. Las cadenas laterales de ácidos grasos de los fosfolípidos presentes en las balsas de lípidos tienden a ser más saturados que los de la membrana que rodea. <br />
    75. 75. 2 tipos de balsas lipídicas<br />Balsas lipídicasplanas:<br />(también conocido como no-caveolar, o glucolípidos, balsas) pueden ser receptores hormonales. <br />Son continuas con el plano de la membrana plasmática (no invaginado) y por eso es dificil distinguirlas morfológicamente. <br />Contienen proteínas flotillin y se encuentran en las neuronas donde caveolas está ausente. <br />Caveolas: 50–100 nm<br />Son invaginaciones de la membrana plasmática en forma de frasco que contienen proteínas caveolina y son las estructuras más fácilmente observados en las balsas lipídicas. <br />la proteína caveolinade 21 kD. tiene un lado citoplasmática C-terminal y un lado citoplasmático N-terminal , unidas por una horquilla hidrofóbica que se inserta en la membrana. La presencia de la caveolina conduce al cambio local en la morfología de la membrana.<br />Las Caveolinsse expresan ampliamente en el cerebro de micro-vasos sanguíneos del sistema nervioso, las células endoteliales, los astrocitos, oligodendrocitos, células de Schwann, los ganglios de la raíz dorsal y neuronas del hipocampo. <br />in endocitosis, oncogénesis, ingreso de bacteriaspatógenas y algunos virus.<br />Ambos tipos tienen similares composición de los lípidos (colesterol y esfingolípidos). <br />
    76. 76. Las balsa que contienen invaginaciones vesiculares de la membrana son conocidas como caveolas; están implicadas en la señalización y endocitosis independiente de clatrina, en las células epiteliales y los fibroblastos (Anderson, 1998).<br />
    77. 77.
    78. 78. Transport pathways in polarised epithelial MDCK cells and T lymphocytes<br />Alonso, M. A. et al. J Cell Sci 2001;114:3957-3965<br />
    79. 79. Microdominiosde membrana especializada <br />Compartimentar los procesos celulares: <br />Sirve como centros de organización para el montaje de moléculas de señalización, <br />Influyen <br />En la fluidez de membrana, <br />En el tráfico de proteínas de membrana, <br />En la regulación de la neurotransmisión y <br />En el tráfico de receptores. <br />
    80. 80. The cell biology of caveolae is a rapidly growing area of biomedical research. Caveolae are known primarily for their ability to transport molecules across endothelial cells, but modern cellular techniques have dramatically extended our view of caveolae. They form a unique endocytic and exocytic compartment at the surface of most cells and are capable of importing molecules and delivering them to specific locations within the cell, exporting molecules to extracellular space, and compartmentalizing a variety of signaling activities. They are not simply an endocytic device with a peculiar membrane shape but constitute an entire membrane system with multiple functions essential for the cell. Specific diseases attack this system: Pathogens have been identified that use it as a means of gaining entrance to the cell. Trying to understand the full range of functions of caveolae challenges our basic instincts about the cell.<br />Annual Review of BiochemistryVol. 67: 199-225 (Volume publication date July 1998) (doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.199)THE CAVEOLAE MEMBRANE SYSTEM<br />Richard G. W. Anderson<br />
    81. 81.
    82. 82.
    83. 83. El citoesqueleto puede tener un papel en el ordenamiento de las balsas.<br />
    84. 84. Funciones de la Membrana Celular<br />
    85. 85. Funciones de la Membrana Celular<br />Transporte<br />Actividad Enzimatica<br />Traducción de Señales<br />Reconocimiento Célula-Célula<br />Uniones Intercelulares<br />Adhesión a citoesqueleto y MEC<br />
    86. 86. Funciones de la Membrana Celular<br />Transporte<br />ActividadEnzimatica<br />Traducciónde Señales<br />Reconocimiento Célula-Célula<br />UnionesIntercelulares<br />Adhesióna citoesqueleto y a MEC<br />1<br />4<br />2<br />5<br />3<br />6<br />
    87. 87. Transporte<br />Ingreso de nutrientes<br />Salida de detritos<br />Impedir ingreso de sustancias indeseables<br />Impedir pérdida de metabolitos necesarios<br />Mantener composición<br />Iónica<br />pH<br />Presión osmótica.<br />
    88. 88. Actividad Enzimatica<br />H+<br />Energía representada por la acumulación de H+ en el espacio intermembrana<br />
    89. 89. Traducción de Señales<br />
    90. 90. Traducción de Señales<br />
    91. 91. Traducción de Señales<br />
    92. 92. Traducción de Señales<br />Activación de enzimas<br />Cambio de citoesqueleto<br />Activación de genes específicos<br />
    93. 93. Traducción de Señales<br />
    94. 94. Traducción de Señales<br />
    95. 95. Mechanism of Activation and Action of G Proteins<br />In the “off,” or resting, state, guanosinediphosphate (GDP) is tightly bound to the a subunit of the G protein. <br />When the membrane receptor is activated by the binding of a hormone (first messenger), it interacts with the G protein, causing GDP to dissociate from the a subunit. <br />GDP is replaced by guanosinetriphosphate (GTP), which activates the G protein and leads to its dissociation into a-subunitand <br />bg-subunit complexes, either of which can activate effectors (the “on” state). <br />The a subunit quickly hydrolyzes GTP to GDP, an actionthatinactivatesthea subunit, allows it to reassociate with the bgcomplex, and resets the switch to the off position.<br />
    96. 96. Reconocimiento Célula-Célula<br />ReconocerunaCel. vecina de otra<br /><ul><li>Grupos ABO
    97. 97. Separación de célulasembrionarias en Tj y órganos.
    98. 98. Rechazo de células extrañas por sistema inmune.</li></li></ul><li>Antigeno y Anticuerpo<br />
    99. 99. ABO blood group antigens present on red blood cells and IgM antibodies present in the serum.<br />
    100. 100.
    101. 101.
    102. 102. ABO en Glóbulo Rojo<br />El grupo A tiene el antígeno A, <br />el grupo B tiene el antígeno B, <br />el grupo AB tiene los dos antígenos y <br />el grupo O no tiene antígeno <br />Karl Landsteiner fue premiado con el Premio Nobel de Fisiología - Medicina en 1930 por sus trabajos en la caracterización de los tipos sanguíneos ABO.<br />
    103. 103. ABO Genética<br />
    104. 104. Donaciones<br />
    105. 105. Frecuencias<br />Grupo A Rh +   37% <br />Grupo A Rh -    9%<br />Grupo B Rh +   6% <br />Grupo B Rh -    1,5%<br />Grupo AB Rh +   3% <br />Grupo AB Rh -    0,5%<br />Grupo O Rh +   35% <br />Grupo O Rh -    8%<br />
    106. 106. UnionesIntercelulares<br />CAM: Molecs de Adh Cel.<br />Cadherinas<br />Selectinas<br />Mucinas<br />Inmunoglobulinas<br />Integrinas<br />1 a 4 Adh C-C<br />5 Adh a MEC<br />Dependen de Ca+<br />
    107. 107. Uniones<br />Estrecha (b)<br />C. epiteliales intestinales<br />Hendidura (c)<br />Intercambio de molecs pequeñas<br />Sinapsis eléctrica<br />Intercelular<br />Entre C y matriz<br />Estructurales <br />con cadherinas e integrinas<br />
    108. 108. Uniones Estrechas<br />
    109. 109. Uniones tipo Hendidura<br />
    110. 110. Adhesión a Citoesqueleto y MEC<br />
    111. 111. Integrinas<br />Cara citosólica:<br />Unión a citoesqueleto<br />Cara exoplásmica:<br />Unión a matriz extra celular MEC<br />
    112. 112. Transporte de Membrana<br />
    113. 113. Pasaje de moléculas a través de la membrana<br />
    114. 114.
    115. 115.
    116. 116.
    117. 117.
    118. 118. Osmosis<br />Movimiento de Agua (solvente).<br />De Mayor concentración de soluto a menor concentración de soluto.<br />Presión Osmótica. <br />Presión necesaria para prevenir el movimiento de agua.<br />
    119. 119. Osmosis<br />PO<br />Solvente<br />Agua<br />Soluto<br />Igual (soluto) o Presión Osmómotica<br />
    120. 120.
    121. 121. Debe compensar con transporte Activo<br />Mantener Forma<br />
    122. 122. Turgor en Célula Vegetal <br />por Pared celular.<br />
    123. 123.
    124. 124. Difusión Simple<br />Moléculas pequeñas.<br />Moléculas liposolubles.<br />Lento.<br />De mayor a menor concentración.<br />Hasta EQUILIBRIO.<br />
    125. 125. Difusión Simple<br />
    126. 126. Difusión Simple<br />No consume energía metabólica<br />Velocidad de Difusión es proporcional a su gradiente de concentración y a su grado de hidrofobicidad<br />Pocas moléculas lo hacen<br />No intervienen proteínas<br />No es selectivo.<br />
    127. 127. Molécula Liposoluble<br />O2, CO2, N2, BENCENO<br />
    128. 128. Difusión<br />
    129. 129. K<br />K<br />Na<br />Na<br />
    130. 130.
    131. 131. Difusión Facilitada<br />Muy Grandes.<br />Muy insolubles en LIPIDOS.<br />Usa Proteinas.<br />De Mayor a Menor Concentración.<br />No usa energía de ATP<br />Es Selectivo<br />
    132. 132. Dos tipos de Proteinas Transportadoras<br />CARRIER<br />CANAL<br /> Cambio de Forma Canal hidrofilico<br />
    133. 133. Diferencias<br />
    134. 134. Difusión Facilitada<br />
    135. 135.
    136. 136. Proteína Canal - Tipos<br />Canal iónico<br />Depende de gradiente iónico<br />Aquaporinas<br />Porinas<br />
    137. 137. Canal Iónico<br />Transporte MUY rápido<br />Más de 1 millón de iones por segundo pueden pasar (107 – 108 / seg).<br />Aprox, 1000 veces + rápido que un carrier.<br />Altamente selectivos<br />Carga y tamaño específicos.<br />No siempre abiertos, necesitan un estímulo<br />NO USA ATP<br />
    138. 138. Canal de Potasio (K+) Bacteriano<br />4 subunidades transmembrana<br />Cada subunidad con dos α-hélice.<br />Froman un poro central, más abierto en cara exoplásmica.<br />Cara citosólica. Cargas (-)<br />Atrae cationes, repele aniones.<br />
    139. 139. Canal iónico – Altamente selectivo<br />Atrae cationes<br />
    140. 140. Canal iónico – Altamente selectivo<br />Na muy pequeño<br />C<br />Oxígenos de grupo carbonilo<br />No interaciona<br />
    141. 141. Canal Iónico - Regulación<br />
    142. 142. Canal Iónico - REGULACIÓN<br />Se abren al recibir una señal:<br />Regulados por Ligando: <br />Se abren en respuesta a la unión con neurotransmisores u otras moléculas señal.<br />Regulados por Voltaje:<br />Se abren en respuesta a variaciones en el potencial eléctrico a través de la membrana celular.<br />
    143. 143. Regulación de canal Iónico<br />Extensión citoplasmática unida a citoesqueleto<br />
    144. 144. Transporte<br />
    145. 145. Mechanisms of Disease<br />NEJM Volume336 Number22, p1575 <br />ION CHANNELS — BASIC SCIENCE<br />AND CLINICAL DISEASE<br />MICHAEL J. ACKERMAN, M.D., PH.D.,<br />AND<br />DAVIDE. CLAPHAM, M.D., PH.D.<br />Cardiac Ion Channels<br />Arnold M. Katz<br />Volume 328:1244-1251 April 29, 1993 Number 17<br />
    146. 146. Proteína Carrier<br />
    147. 147. Glucosa<br />Unión<br />Estímulo<br />Cambio de Forma<br />Proteina Transportadora<br />Carrier<br />Glucosa 6 Fosfato<br />
    148. 148.
    149. 149.
    150. 150.
    151. 151.
    152. 152. Transporte Activo<br />Contra gradiente.<br />De menor a mayor concentración.<br />Usa energía. <br />Para mantener su medio interno.<br />
    153. 153. Transporte Activo<br />
    154. 154. K<br />K<br />Na<br />Na<br />
    155. 155. Transporte Activo Primario<br />Es selectivo (ej.Tamaño o Carga).<br />Contra Gradiente.<br />Usa ATP.<br />Proteina Transportadora tipo Carrier,cambia de forma.<br />
    156. 156. Bombas Iónicas<br />ATPasa de Na+ / K+<br />MembranaCelular<br />ATPasa de Ca++<br />Membrana de Retículosarcoplasmático (músculo)<br />Membrana de RE Liso<br />MembranaCelular<br />ATPasa de H+<br />MembranaLisosomal<br />Endosomas<br />VacuolasVegetales<br />
    157. 157. K<br />Na<br />3<br />Na<br />K<br />2<br />
    158. 158. Unión del Na con Bomba Protéica<br />
    159. 159. Cambio de Forma<br />
    160. 160. Cambio de Forma<br />
    161. 161. Cambio de Forma<br />
    162. 162. Sodio Potasio ATPasa<br />
    163. 163. Transporte Activo Secundario<br />Movimiento simultáneo de 2 moléculas.<br />Usa la energía de la gradiente de una molécula, para mover la otra molécula.<br />Proteína cotransportadora.<br />Simport.<br />Antiport.<br />
    164. 164.
    165. 165. Transporte<br />
    166. 166. Transporte Activo Secundario<br />Na<br />K<br />K<br />Na<br />Simporte<br />
    167. 167.
    168. 168. <ul><li>Simportador 2-Na+/ 1-glucose
    169. 169. Cadena de 662-aa
    170. 170. 14 α-hélices transmembrana </li></li></ul><li>
    171. 171.
    172. 172.
    173. 173. Fagocitosis y Pinocitosis<br />Moléculas demasiado grandes para los canales.<br />Membrana cubre la partícula.<br />Membrana se corta y forma vesícula.<br />SOLIDOS  FAGOCITOSIS<br />LÍQUIDOS  PINOCITOSIS<br />
    174. 174. Fagocitosis<br />Detecta<br />Extensión de Pseudópodos<br /><ul><li>Participa el citoesqueleto celular.
    175. 175. Hay gasto de ATP</li></ul>Encierra<br />Ingresa<br />vesícula<br />
    176. 176. Micrografía electrónica de un neutrófilo fagocitando bacteria.<br />
    177. 177. Fagocitosis<br />Célulasengullenpartículasgrandescomobacterias, desechoscelulares o inclusootrascélulas.<br />La unión de laspartículos a receptores de membrana de la célulafagocíticadispara la formación de Pseudópodos.<br />Los pseudópodosrodean la partícula y se fundenparaformar un fagosoma.<br />Fagosomas se unen a lisosomas: fagolisosoma, paradigerir el material.<br />
    178. 178. Pinocitosis<br />Detecta<br /><ul><li>Ingreso de fluidos
    179. 179. Vesícula pinocítica
    180. 180. Proceso común en eucariontes.</li></ul>Invagina<br />Vesícula<br />USO<br />
    181. 181.
    182. 182. Exocitosis<br />Liberación<br />Adherencia<br />Fusión<br />Vesícula<br />
    183. 183. Exocitosis<br />Opuesto a endocitosis.<br />Vesícula exocítica se fusiona con membrana celular.<br />Liberación al extracelular.<br />Membrana de vesícula incorporada a membrana celular.<br />Participa citoesqueleto celular.<br />Usa energía.<br />
    184. 184.
    185. 185. Micrografía electrónica: secreción de insulina de una vesícula secretoria de una célula pancreática tipo b.<br />
    186. 186.
    187. 187. Endocitosis Mediada por Receptores<br />ESPECÍFICO<br />Ligando<br />Reciclado de receptores EXOCITOSIS<br />Receptor<br />Membrana invagina,<br /> forma vesícula<br />Endosoma<br />Enzimas<br />Formación Lisosoma<br />separan<br />
    188. 188. Endocitosis Mediada por Receptores<br />Mecanismo selectivo para el ingreso de moléculas.<br />Las macromoléculas a ingresar se unen a receptores específicos de membrana.<br />Receptores acumulados en regiones de membrana especializadas (citoesqueleto).<br />
    189. 189. Endocitosis Mediada por Receptores<br />Formación de hoyos cubiertos de Clatrina por invaginación de membrana.<br />Se liberan vesículas revestidas de Clatrina que contienen macromoléculas unidas a su receptor.<br />Vesícula se fusiona con endosoma y se distribuyen sus contenidos.<br />
    190. 190. Clathrin coated pits<br />invaginación<br />Clathrin coated vesicles<br />Ingreso de lipoproteínas al oocyto de gallinas para formar la yema. <br />
    191. 191. Esqueleto triple de Clatrina<br />Probable estructura de una vesícula cubierta de clatrina<br />
    192. 192. Macromolécula de LDL.<br />Colesterol esterificado y ácidos grasos en el interior.<br />Monocapa de fosfolípidos.<br />Proteína mediadora de unión específica a células.<br />
    193. 193. Schematic diagram of an LDL particle.<br />
    194. 194. Endocitosis mediada por receptor.<br />LDL y su receptor.<br />Similar a insulina y hormonas internalizadas por endocitosis mediada por receptores.<br />1 min<br />Hoyo cubierto de Clatrina<br />segundos<br />Endosoma temprano<br />
    195. 195. Unión con vesícula seleccionadora<br />Endosoma tardío<br />
    196. 196. Mutación del Receptor, no se une a hoyo revestido de clatrina. No ingresa a la célula. Hipercolesterolemia.<br />
    197. 197. SIDA Endocitosis Mediada por Receptores<br />Virus de HIV<br />Unión Receptores CD4<br />Linfocito T<br />
    198. 198. CAMINOS POSIBLES DE RECEPTORES INGRESADOS POR ENDOCITOSIS<br />
    199. 199. Bibliografía<br />ALBERTS. 2004. Biología Molecular de la Célula. 4º EDICIÓN.<br />CAMPBELL, N.A. 2001. Biology, 6th ed., Benjamin Cummings Publishing Co., Menlo Park, CA.<br />DE ROBERTIS, Eduardo; HIB, José. Biología celular y molecular. 2001. Ed. Ateneo Buenos Aires. 15º edición<br />LODISH H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell J. W H . 2002. Biología Celular y Molecular. Editorial Médica. 4º edición. Panamericana<br />Papertech Marketing group Inc. 1993 PERMA-CHART Biochemistry series Quick Reference Guide.<br />http://web.ahc.umn.edu/~mwd/cell.html<br />http://www.biology.arizona.edu<br />http://www.efn.uncor.edu/dep/biologia/intrbiol/indcelula.htm<br />http://fai.unne.edu.ar/biologia/celulamit/indbice.htm<br />http://www.ibiblio.org/virtualcell/index.htm<br />http://web.ahc.umn.edu/~mwd/cell.html<br />http://www.usd.edu/~bgoodman/Cell-ebrationframes.htm<br />

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