Membrana Celular

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Membrana Celular

  1. 1. Capítulo 5: Un examen máscuidadoso de la membrana celular Prof. Carol V. López Morales c_lopez_pr@yahoo.com
  2. 2. Objetivos• Luego de finalizado el capitulo los estudiantes podrán: – Explicar la composición membrana celular – Enumerar los principales tipos de proteínas membranales – Señalar las funciones de la membrana celular – Mencionar los mecanismos más comunes para el transporte celularLunes, 14 de Mayo de 2012 2
  3. 3. Introducción• Membrana plasmática: barrera selectivamente permeable que regula la entrada y salida de sustancias al interior de la célula. – Se encuentra en todas las células – Es una capa doble de fosfolípidos.
  4. 4. Fosfolípidos• Formado por: – Un grupo polar – Un grupo fosfato – Un glicerol – Dos colas de ácidos grasos• Se encuentran formando la membrana plasmática:(capa doble de fosfolípidos)
  5. 5. Fosfolípidos• Es una molécula anfipática por que parte de ella es hidrofílica (glicerol + grupo fosfato) y otra parte es hidrofóbica (los ácidos grasos) – Asume una configuración especifica en agua o moléculas polares
  6. 6. Fosfolípido - LecitinaColina Grupo Glicerol Ácido graso fosfato Área hidrofílica Area hidrofóbica
  7. 7. Fosfolípido Los fosfolípidos son moléculas anfipáticas: – Poseen cabezas hidrofílicas • Formadas por: – Colina – Grupo fosfato – Glicerol – Colas hidrofóbicas • Son dos ácidos grasos de cadena larga. • Pueden ser saturados o insaturadosLunes, 14 de Mayo de 2012 7
  8. 8. Estructura de la membrana celular• Los fosfolípidos forman una bicapa en solución acuosa – Las cabezas se asocian con la solución acuosa y las colas se asocian entre sí, formando una bicapaLunes, 14 de Mayo de 2012 8
  9. 9. • Por su capacidad de ser insolubles en agua, los lípidos son componentes vitales de las "membranas" que dividen un compartimiento acuoso (=agua) de otro, en el cuerpo.
  10. 10. one layer of lipids one layer of lipids fluidc lipid bilayer fluid Fig. 5-2c, p. 78
  11. 11. Singer and Nicholsen 1968-72 • Desarrollaron el Modelo del Mosaico Fluido – La membrana celular es un fluido con proteínas incrustadas o enlazadas a las hojas de la membrana. – Proteínas y lípidos pueden moverse libremente.Lunes, 14 de Mayo de 2012 11
  12. 12. Micrografía electrónica de la membrana celularLunes, 14 de Mayo de 2012 12
  13. 13. Modelo del Mosaico Fluido• Permite explicar la composición y función de las membranas biológicas:• “Mosaico”: relacionado a la alta variedad de componentes que forman parte de la membrana. Fundamentalmente fosfolípidos y proteínas.• “Fluido”: la apariencia de fluidez surge como resultado de los movimientos e interacciones de los lípidos que forman parte de la membrana. Los ácidos grasos le confieren apariencia de “aceite”. Ácidos grasos insaturados contribuyen a la fluidezLunes, 14 de Mayo de 2012 13
  14. 14. Cadena de carbohidratos Glicoproteínas Cadena de Líquido extracelular carbohidratos Hidrofóbico HidrofílicoGlicolípidos Colesterol Hidrofílico α hélice Proteína Proteína Citosol periferal integral Lunes, 14 de Mayo de 2012 14
  15. 15. Características de las membranas biológicas o celulares• No es sólida, ni estática• Es fluida• Está compuesta por una doble capa de fosfolípidos – Áreas hidrofílicas hacia fuera y hacia adentro de la membrana – Áreas hidrofóbicas mirándose una a la otra – Minimiza la exposición grupos hidrofóbicos hacia el agua• Responsable de la permeabilidad selectivaLunes, 14 de Mayo de 2012 15
  16. 16. Funciones de las membranas biológicas• Regula paso de materiales hacia y desde la célula• Reciben información que le permiten a la célula detectar cambios en el medio ambiente y responder a éstos.• Contienen estructuras especializadas que les permiten hacer contacto y comunicarse con otras células.• Sirven como superficies de trabajo para varias reacciones químicasLunes, 14 de Mayo de 2012 16
  17. 17. Componentes de la membrana• Lípidos: – La mayoría son fosfolípidos los cuales se arreglan en una doble capa. – Glicolípidos: lípidos enlazados a cadenas de carbohidratos lineales o ramificadas – Esteroles: • Colesterol: presente en la membrana celular animal • Fitoesterol en células vegetales • Fortalece la membrana ayudándola a que sea más rígida, regulando así su fluidezLunes, 14 de Mayo de 2012 17
  18. 18. Componentes de la membrana • Proteínas: existe una gran variedad de proteínas asociadas a la membrana celular. Llevan a cabo funciones diversas en la célula. Se clasifican en: – Proteínas integrales: traspasan doble capa de fosfolípidos, no se remueven fácilmente, si se remueven causan disturbio en la membrana – Proteínas periferales: localizadas en superficie de membrana no en la bicapa, se remueven fácilmente – Posee glicoproteínas: • Los oligosacáridos están orientados hacia el exterior de la membranaLunes, 14 de Mayo de 2012 18
  19. 19. Funciones de las proteínas en la membrana• Proteínas adhesión: ayudan a célula a mantenerse unida entre si y con la matriz extracelular.• Proteína de comunicación: forman canales a través membrana de las células, permite paso de sustancias de una a la otra• Receptores: se unen a sustancias extracelulares – Por ejemplo a las las hormonas: son moléculas orgánicas que actúan como señales químicas y estimulan cambios en una amplia variedad de actividades celulares – Están envueltos en la homeostasis • Por ejemplo: división celular, síntesis de proteínas, acelerar o detener reacciones químicas y secretar ciertas sustancias, entre otrasLunes, 14 de Mayo de 2012 19
  20. 20. Funciones de las proteínas en la membrana• Proteínas de Reconocimiento: identificar células de un tejido en particular gracias a la presencia de glicoproteínas y/o glicolípidos. Permite reconocer células extrañas de entre las nuestras – Por ejemplo: los grupos de sangre o el poder detectar bacterias• Enzimática: catalizan reacciones biológicasLunes, 14 de Mayo de 2012 20
  21. 21. Funciones de las proteínas en la membrana• Transporte: permite el paso de solutos a través membrana. – Transporte pasivo: canales que permiten la difusión de moléculas pequeñas través de la membrana por que van a favor del gradiente de concentración. – Transporte activo: se pueden bombear moléculas en ambas direcciones usando ATP como fuente de energía en vista que se está en contra del gradiente de concentraciónLunes, 14 de Mayo de 2012 21
  22. 22. Common Types of Membrane Proteins
  23. 23. Adhesion Enzyme Receptor Protein Recognition Passive ActiveProtein Protein Transporter Transporter Stepped Art Fig. 5-5, pp. 80-81
  24. 24. Permeabilidad de la membrana• Los gases (oxígeno y dióxido de carbono), las moléculas no polares pequeñas y el agua pueden atravesar la membrana sin dificultad.• Otros solutos (moléculas o iones no pueden atravesar la membrana por si solo)
  25. 25. Permeabilidad selectiva de las membranas biológicas Oxígeno, bióxido de carbono, Glucosa, moléculas grandes, agua, moléculas no polares moléculas polares o solubles en (liposolubles) y otras de pequeño agua e iones como tamaño pueden atravesar H +, Na+, K+, Ca++ y CI–, no pueden libremente la membrana atravesar la membrana libremente Lunes, 14 de Mayo de 2012 25
  26. 26. Gradientes de concentración• Concentración: es el número de moléculas o iones de una sustancia por volumen unitario de liquido. – Las moléculas tienden a desplazarse de una región de mayor concentración a una región de menor concentración.
  27. 27. Difusión 27
  28. 28. Gradiente de concentración• diferencias en concentración entre dos lugares o sistemas ambientales.
  29. 29. Difusión• Movimiento o desplazamiento neto de moléculas o iones a favor de un gradiente de concentración.• Es una manera esencial por el cual las sustancias, penetran, atraviesan y salen de las células.
  30. 30. DifusiónProf. Elsa I. Colón UPR-Aguadilla 30
  31. 31. Velocidad de difusión• La velocidad con la que un soluto se difunde depende de los siguientes factores: 1)Tamaño: se desplazan primero los solutos pequeños. 2)temperatura: a una alta temperatura las moléculas se mueven más rápido. 3) Magnitud del gradiente de concentración: la velocidad de difusión es más alta cuando el gradiente es mayor.
  32. 32. Velocidad de difusión4)Carga: la diferencia de carga de una regiónpuede afectar la velocidad y el sentido dedifusión. – cargas opuestas se atraen y cargas iguales se repelen.5) Presión: la difusión puede verse a afectadapor una diferencia de presión entre dos lugares.
  33. 33. Ósmosis• En la naturaleza todo está expuesto llevar a cabo difusión• El agua también se difunde, sin embargo, la difusión del agua no es evidente a menos que atraviese una membrana• Ósmosis es la difusión de agua a través de una membrana hasta llegar a equilibrio – Movimiento de agua será de donde hay mayor cantidad de agua libre hacia donde hay menor cantidad de agua libre• La ósmosis es muy importante para las célulasLunes, 14 de Mayo de 2012 33
  34. 34. Osmosis• Movimiento neto del agua a través de una membrana con permeabilidad selectiva desde una región de mayor concentración hasta una región de menor concentración• En el cuerpo humano el agua entra a los tejidos de esa manera.• También el agua se difunde por osmosis desde los terrenos hacia las raíces de las plantas.
  35. 35. Solución hipotónica Solución hipertónica Solución isotónica
  36. 36. Fenómenos por osmosis En células de plantas
  37. 37. Turgor o presión de turgenciaEsto ocurre sólo en la célula vegetal. Presión que ejercela vacuola contra la pared celular. En un ambientehipotónico la célula se hidrata.
  38. 38. Plasmólisis• la célula vegetal pierde agua y su citoplasma se reduce, separando la membrana celular de la pared celular
  39. 39. Fenómenos por osmosis En células de animales
  40. 40. HemólisisRompimiento de una célula roja en ambiente hipotónico.
  41. 41. Crenación. proceso donde la célula roja (sangre) pierde agua. En un ambiente hipertónico la célula se arruga.
  42. 42. Efecto de la tonicidad en glóbulos rojosLunes, 14 de Mayo de 472012
  43. 43. Lunes, 14 de Mayo de 482012
  44. 44. B Red blood cells C Red blood cells in a D Red blood cells inin an isotonic hypertonic solution a hypotonic solutionsolution do not shrivel because water swell because waterchange in volume. diffuses out of them. diffuses into them. Fig. 5-17 (b-d), p. 89
  45. 45. Como las sustancias atraviesan las membranas
  46. 46. Permeabilidad de la membrana• Los gases (oxígeno y dióxido de carbono), las moléculas no polares pequeñas y el agua pueden atravesar la membrana sin dificultad.• Otros solutos (moléculas o iones no pueden atravesar la membrana por si solo)
  47. 47. Permeabilidad selectiva de las membranas biológicas Oxígeno, bióxido de carbono, Glucosa, moléculas grandes, agua, moléculas no polares moléculas polares o solubles en (liposolubles) y otras de pequeño agua e iones como tamaño pueden atravesar H +, Na+, K+, Ca++ y CI–, no pueden libremente la membrana atravesar la membrana libremente Lunes, 14 de Mayo de 2012 52
  48. 48. Como las sustancias atraviesan las membranas • Transporte pasivo: – Las moléculas o iones atraviesan con facilidad la membrana permeable a través de una proteína de transporte. – Los solutos son impulsados por un gradiente de concentración. • A favor de un gradiente de concentración – Este proceso NO conlleva gasto de energía. • Se conoce como difusión facilitada.
  49. 49. Difusión facilitada • Una proteína de transporte facilita el movimiento de solutos a favor de un gradiente de concentraciónLunes, 14 de Mayo de 2012 55
  50. 50. Como las sustancias atraviesan las membranas• Transporte activo: – Los solutos son transportado en contra de un gradiente de concentración, para mantener la concentración de un soluto a determinado nivel. – Este proceso requiere energía. • Ejemplos: – Bomba de calcio – Bomba de sodio y potasio
  51. 51. Active Transport: Calcium Pump
  52. 52. Cotransport: Sodium-Potassium Pump
  53. 53. Afuera de la célula Alta Baja Canal para transporte activo Gradiente de concentración Gradiente de concentración Potasio Sodio ATP Baja Alta CitoplasmaLunes, 14 de Mayo de 2012 59
  54. 54. Tipos de proteínas de membrana proteína para transporte pasivo proteínas para proteínaa para transporte activo proteína reconocimiento receptora Lunes, 14 de Mayo de 2012 60
  55. 55. Fig. 5-8 (a-c), p. 83
  56. 56. Métodos de transporte celular mediados por membrana• Exocitosis: es un tipo de transporte activo que requiere mucho ATP. – Se lleva a cabo por medio de la fusión de la membrana de la vesícula que contiene la sustancia, con la membrana plasmática. La sustancia saldrá de la célula – Es útil para la secreción de solutos o partículas • Como lo es en el caso de moléculas mensajeras como los neurotransmisores u hormonas – LanzarLunes, 14 de Mayo de desechos al exterior 622012
  57. 57. Métodos de transporte celular mediados por membrana• Endocitosis: – tipo de transporte activo que requiere ATP. – No muy selectivo, en donde está involucrada la invaginación de la membrana celular con el objetivo de introducir material en célula en una vesícula digestiva. – Pueden entrar grandes cantidades y tamaños de partículasLunes, 14 de Mayo de 632012
  58. 58. Endocytosis andExocytosis
  59. 59. Exocitosis Membrana plasmática Vesícula de transporte Citoplasma Endocitosis Membrana plasmáticaCitoplasma Mayo de Lunes, 14 de 65 2012 Vesícula de transporte
  60. 60. Métodos de transporte celular mediados por membrana• Tipos de endocitosis: – Pinocitosis: endocitosis de material disuelto. No es muy específica – Fagocitosis: la célula engolfa partículas como microbios o material celular. Una vez adentro, la vesícula se une con lisosomas para llevar a2012 cabo digestiónLunes, 14 de Mayo de 66
  61. 61. Phagocytosis
  62. 62. Pinocitosis Vesícula pinocíticaCitoplasma
  63. 63. Métodos de transporte celular mediados por membrana – Endocitosis mediada por receptores: receptores químicos en el exterior de la célula reconoce una sustancia en específico y se une a ella. – Puede ser una hormona, vitamina o mineral, entre otros. – Ocurre una invaginación de la membrana en donde se encuentra el complejo receptor- sustancia. Entra la sustancia con el receptor en una vesícula al interior de la célulaLunes, 14 de Mayo de 692012

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