Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Leccion%2020%20 lipidos(2)

581 views

Published on

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Leccion%2020%20 lipidos(2)

  1. 1. Bloque 4: Membranas Biológicas y Transporte Lección 20. Lípidos de membrana Objetivos: 1. Describir la estructura general de las membranas biológicas: MODELO DE MOSAICO FLUIDO 2. Describir la relación entre las propiedades fisicoquímicas de los lípidos de membrana y la función de la membrana ESTRUCTURA  FUNCIÓN 3. Describir la organización molecular de las bicapas lipídicas y sus propiedades fisicoquímicas: BARRERA DE PERMEABILIDAD PARA SOLUTOS POLARES Bibliografía: Lehninger 5ª ed. Cp 11, Stryer 6ª ed. Cp 12 y Devlin 5ª ed. Cp. 12
  2. 2. Membranas biológicas. Propiedades físicas Las membranas biológicas, tanto de células eucarióticas como de las procarióticas poseen una serie de propiedades físicas notables: 1. Son estructuras laminares, de 6 a 10 nm de espesor, muy extensas: se pueden considerar bidimensionales. 2. Están compuestas por sólo dos capas de moléculas: bicapa (hoja citosólica, hoja externa) 3. Son flexibles: permiten cambios de forma, crecimiento y movimiento celulares. 4. Separan la célula del medio extracelular (membrana plasmática), forman compartimentos cerrados, diferencian espacios. 5. Son autosellantes: permiten la fusión entre membranas (endocitosis, exocitosis, división celular) 6. Son selectivamente permeables a los solutos polares: retienen ciertos compuestos o iones dentro de las células y excluyen otros 7. No son barreras pasivas: promueven y catalizan procesos celulares como transporte específico de solutos, rutas metabólicas, transducción de señales exteriores a la célula, etc. 8. La mayoría de las membranas están polarizadas eléctricamente (potencial transmembrana) 9. Son estructuras fluidas: modelo de mosaico fluido
  3. 3. Composición molecular de las membranas biológicas Las membranas biológicas se componen de lípidos, proteínas y glúcidos: Los glúcidos se encuentran unidos a los lípidos (glucolípidos) o a las proteínas (glucoproteínas) Las proteínas de membrana promueven y catalizan procesos celulares como: flujo selectivo de solutos (sistemas de transporte de solutos), transducción de señales, reconocimiento intercelular (receptores de información extracelular), organización de rutas metábolicas (enzimas y factores de regulación) Los lípidos de membrana son moléculas anfipáticas. Forman bicapas lipídicas que son barreras de permeabilidad para solutos polares y permeables a solutos apolares. Cada tipo de membrana presenta una composición de lípidos y proteínas característica. Las células cuentan con mecanismos de control de las clases y cantidades de lípidos y proteínas de membrana que sintetizan y los dirigen a orgánulos concretos. La composición proteica varía más ampliamente que la composición lipídica.
  4. 4. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido Singer y Nicolson (1972): Las membranas están constituidas por una bicapa lipídica de 6 a 10 nm de espesor, compuesta por: fosfolípidos, glucolípidos y esteroles, que actúa como una barrera de permeabilidad, en la cual se insertan a intervalos irregulares proteínas globulares que se mantienen unidas a la bicapa por interacciones hidrofóbicas entre los lípidos y los dominios hidrofóbicos de las proteínas  Capa externa Capa interna Tomado de Lehninger 3ª ed La membrana presenta asimetría:  Diferencias en la composición lipídica de c. externa/c. interna  Las proteínas son asimétricas y están orientadas  Las porciones glucídicas Las moléculas pueden desplazarse libremente en el plano de la membrana: MOSAICO FLUIDO
  5. 5. Clasificación de los lípidos Almacenamiento Energético y Protección Estructurales (Membranas) Actividad Biológica Función Biológica Tipo de Lípido Acilgliceroles Ceras Fosfoglicéridos Esfingolípidos Esteroles Esteroides Icosanoides Terpenos Propiedades Moléculas neutras Moléculas anfipáticas LÍPIDOS Ácidos grasos (sillares) Los lípidos son poco o nada solubles en agua y solubles en solventes orgánicos
  6. 6. Geometría de la cadena de los ácidos grasos Cadena saturada (lineal) Cadena APOLAR Grupo carboxilo: se pierde en la esterificación del AG con los alcoholes en las moléculas de lípidos Cadena insaturada cis (acodadura) cis trans Cadena insaturada trans (lineal)
  7. 7. Lípidos estructurales Los lípidos estructurales son: • Soporte molecular de las membranas celulares y de las lipoproteínas • Precursores de mensajeros intracelulares Se clasifican en : 1. Fosfoglicéridos 2. Esfingolípidos 3. Esteroles Son moléculas anfipáticas: tienen ambas polaridades lipofílica e hidrofílica
  8. 8. 1. Fosfoglicéridos Cabeza polar Familias de fosfoglicéridos en función del alcohol Ácido fosfatídico (-2) Ácido fosfatídico Cadenas apolares
  9. 9. 2. Esfingolípidos Esfingosina Ácido graso x Cabeza polar Ceramida Según la composición de la cabeza polar se diferencian tres clases de esfingolípidos: 1. Esfingomielinas: Cabeza polar fosforilada. Junto con los fosfoglicéridos constituyen los fosfolípidos 2. Glucolípidos neutros 3. Gangliósidos Esfingosina Ceramida H Cadenas apolares Cabeza polar glicosilada: Glucolípidos
  10. 10. 2.3. Gangliósidos Los gangliósidos están formados por una ceramida unida a un oligosacárido complejo que contiene una o más moléculas de ácidos siálicos (N-acetil neuramínico es el más frecuente) Son glucolípidos ácidos: tienen carga (-) a pH 7 Los gangliósidos y en general todos los glucolípidos se ubican en la cara externa de la membrana plasmática y en la cara interna de la membrana del retículo endoplásmico, nunca hacia el citosol. Las glucoproteínas de la membrana también se unen a complejos oligosacáridos que se orientan hacia el exterior celular, nunca hacia el citosol. En general, los glúcidos complejos tanto de glucolípidos como de glucoproteínas son sitios de reconocimiento biológico (Lehninger, Cp 11) Ejemplos: • los grupos sanguíneos • sitio de unión de la toxina colérica
  11. 11. 3. Esteroles Químicamente todos los esteroles tienen en común el núcleo esteroide. Ej. colesterol Están presentes en la mayoría de las células eucarióticas Cabeza polar Núcleo esteroide Apolar
  12. 12. ΔG = ΔH – T (S2 – S1) = ΔH – T ΔS S1 > S2  ΔS (-)  La presencia de la molécula de lípido ΔG Comportamiento de los lípidos estructurales en medio acuoso HH O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O H H O HH O HH O H H O H H O HH O HH O H H O La agrupación de las zonas hidrofóbicas reduce al mínimo la superficie de contacto con el H2O  reduce al mínimo el descenso de entropía  el ↑ de ΔG es el mínimo posible
  13. 13. Cuando los lípidos anfipáticos se mezclan con agua, se forman espontáneamente agregados lipídicos microscópicos. Las interacciones hidrofóbicas entre las moléculas de lípido proporcionan la fuerza termodinámica para crear y mantener estos agregados Estos agregados son estructuras cooperativas no covalentes
  14. 14. Agregados lipídicos en medio acuoso Según sea la naturaleza (geometría) de las moléculas lipídicas anfipáticas y las condiciones precisas del medio se pueden dar tres tipos de agregados: micelas, bicapas y liposomas Micelas Bicapas Liposomas Tomado de Lehninger 3ª ed. Fig. 12-4 El elemento básico estructural de las membranas es una bicapa lipídica
  15. 15. Topología de la bicapa lipídica Zona polar Zona polar Zona apolar El colesterol no forma bicapas por sí mismo pero se integra con facilidad en las bicapas de lípidos anfipáticos Barrera de permeabilidad para solutos polares
  16. 16. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido • Estructura cooperativa no covalente: estructura fluida Desplazamiento de las moléculas en el plano de la membrana • Estructura asimétrica Diferencias en la composición lipídica Las proteínas son asimétricas y están orientadas Tomado de Lehninger 3ª ed Capa interna Capa externa (apolares) Bicapa lipídica Colesterol
  17. 17. Fluidez de la bicapa lipídica y de las membranas (I) La fluidez viene dada por el grado de cohesión entre las moléculas que integran una sustancia: a mayor cohesión menor fluidez El grado de fluidez es un equilibrio entre las fuerzas de atracción intermoleculares (que tienden a mantener un estado rígido ordenado) y la agitación térmica de las moléculas (que tienden a mantener un estado desordenado y fluido) La fluidez de la bicapa lipídica depende de su composición en lípidos y de la temperatura 1. Efecto de la composición en lípidos para una misma temperatura: • La máxima interacción (cohesión) entre las cadenas de AG del interior de la bicapa se da con AG saturados (máximo empaquetamiento hidrofóbico) de cadenas largas  Fluidez mínima • Disminuyen la interacción: AG de cadena corta, AG insaturados (acodamiento doble enlace)  Aumentan la fluidez A temperatura fisiológica, la viscosidad de las membranas es 100 a 200 veces la del agua: tienen carácter fluido
  18. 18. Fluidez de la bicapa lipídica y de las membranas (II) 2. Efecto de la temperatura para una misma composición en lípidos: A temperatura alta disminuye la interacción entre cadenas de AG: (fase cristal líquido)  Aumenta la fluidez A temperatura baja, (agitación térmica muy pequeña) aumenta la cohesión entre las moléculas: (fase de gel)  Disminuye la fluidez temperaturaA mayor temperatura mayor fluidez
  19. 19. Efecto del colesterol sobre la fluidez de las membranas biológicas El colesterol actúa como amortiguador de los cambios de fluidez de las membranas celulares debidos a cambios de temperatura: • El anillo esteroidal, rígido, intercalado entre las cadenas de AG, reduce estéricamente la movilidad conformacional de las mismas  reduce las posibilidades de desorden y de aumento de la fluidez cuando aumenta la temperatura. • Por otra parte, la presencia de colesterol dificulta la interacción cooperativa (empaquetamiento) entre las cadenas de AG, por lo que al disminuir la temperatura se mantiene el estado fluido. Sólo las bacterias y las células vegetales poseen mecanismos de adaptación de la fluidez de la membrana a los cambios de la temperatura exterior por cambios en la composición lipídica. Adaptación de la fluidez de las membranas biológicas a los cambios de temperatura
  20. 20. Membranas celulares: modelo de mosaico fluido • Estructura cooperativa no covalente: estructura fluida Desplazamiento de las moléculas en el plano de la membrana • Estructura asimétrica Diferencias en la composición lipídica Las proteínas son asimétricas y están orientadas Tomado de Lehninger 3ª ed Capa interna Capa externa (apolares) Bicapa lipídica Colesterol
  21. 21. Estructura asimétrica % componente lipídico Glicerofosfolípidos Esfingolípidos Colesterol Otros Membrana Plasmática Nuclear Mitocondrial externa Mitocondrial Interna Golgi RER Ejem.: Composición lipídica de membranas aisladas de hígado de rata La composición en lípidos es asimétrica Capa externa Capa interna Pl totales Esfingomielina Fosfatidilcolina Fosfatidilserina Tomado de Devlin, 4ª ed., Fosfolípidos (Pl) de memb. plasmática Fosfatidiletanolamina La composición en lípidos y en proteínas es específica de cada reino, especie, tejido y orgánulo

×