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Estructura y organización celular
Estructura y función de las membranas celulares
M. en C. Carlos Gerardo Castillo SosaFMVZ-BUAP
Primavera 2012
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La membrana plasmatica Fue observada hasta los años 50 J.D. Robertson Se observo como una estructura de 3
capas Todas las membranas observadas de
cerca, plasmáticas, nucleares o citoplasmáticas, mostraron la misma ultra estructura
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Funciones de la membrana División en compartimientos
• Permite que haya actividades especializadas sin interferencia externa
Sitios para las actividades bioquímicas Provisión de una barrera con
permeabilidad selectiva• Previenen intercambio irrestricto de moléculas de un lado al otro
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Transporte de solutos• Transporte físico de sustancias de un
lado de la membrana a otro• Le permite acumular azucares y a.a• Puede transportar iones específicos, con
los que establece gradientes iónicos Respuesta a señales externas
• Transducción de señales• Diferentes tipos de células muestras
diferentes receptores
Funciones de la membrana
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Interacción celular• Permite que las células se reconozcan
entre si, se envíen señales e intercambien información
Transducción de energía• Proceso mediante el cual un tipo de
energía se transforma en otro• Carbohidratos y grasas a ATP
Funciones de la membrana
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La composición química de las membranas Todas las membranas tienen la
misma estructura básica de bicapa fosfolipidica
Variación en ciertas actividades distintivas, asociadas a dos tipos de proteínas:• Proteínas integrales• Proteínas periféricas
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Lípidos: En la membrana de la célula eucariota encontramos
tres tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y colesterol.
Todos tienen carácter anfipático ; es decir que tienen un doble comportamiento, parte de la molécula es hidrófila y parte de la molécula es hidrófoba por lo que cuando se encuentran en un medio acuoso se orientan formando una bicapa lipídica
La composición química de las membranas
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Los fosfolipidos mas frecuentes de las membranas son • la fosfatidiletanolamina, • la fosfatidilcolina, • la fosfatidilserina y • la esfingomielina.
Los fosfolipidos de las membranas son DIACILGLICERIDOS.
La composición química de las membranas
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La estabilidad de las bicapas lipídicas esta dada por:• interacciones hidrofóbicas entre las colas hidrocarbonadas.
• fuerzas de Van der Waals entre las colas hidrofóbicas.
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Las funciones del colesterol Inmoviliza los primeros carbonos de
las cadenas hidrocarbonadas. Esto hace a la membrana menos deformable y menos fluida, es decir, la estabiliza. Sin colesterol, la membrana necesitaría de una pared celular que le otorgue contención mecánica.
La composición química de las membranas
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Previene el compactamiento de las cadenas hidrocarbonadas a bajas temperaturas, ya que evita que las colas se junten, aumenten las interacciones débiles entre las mismas y se cristalicen
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La composición química de las membranas Carbohidratos de la membrana La membrana plasmática contiene
carbohidratos unidos en forma covalente con los componentes lipídicos y proteínicos
Mas del 90% se unen a proteínas por enlaces covalentes para formar glucoproteínas
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Los carbohidratos restantes forman glucolípidos uniéndose covalentemente a los lípidos
Los carbohidratos de las glucoproteínas se encuentran en forma de oligosacáridos
La composición química de las membranas
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N-glucosidico
O-glucosidico
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Estas proyecciones de carbohidratos son importantes en la mediación de las interacciones de una célula con su ambiente
También participan en el envío especifico a los diferentes compartimientos celulares
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Los carbohidratos de los glucolípidos en la membrana de los eritrocitos determinan el grupo sanguíneo• Tipo A: N-acetilgalactosamina• Tipo B: Galactosa
La composición química de las membranas
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Funciones de los carbohidratos Proteger a la superficie de la célula de
agresiones mecánicas o físicas. Como ejemplo podemos citar a las células situadas en la luz del intestino delgado que presentan un glicocalix muy pronunciado.
Poseer muchas cargas negativas, que atraen aniones y agua del medido extracelular.
La composición química de las membranas
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Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno.
Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula, por ejemplo, receptores de hormonas y neurotransmisores.
La composición química de las membranas
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Proteínas Proteínas integrales
• Son proteínas que atraviesan la bicapa lipídica
• Se les llama también proteínas transmembranosas, porque tienen dominios que sobresalen en ambos lados de la bicapa
La composición química de las membranas
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Proteínas Proteínas periféricas
• Se localizan por completo fuera de la bicapa, ya sea del lado citoplasmático o extracelular
Proteínas fijadas con lípidos• Se localizan fuera de la bicapa, unida a
lípidos por un enlace no covalente
La composición química de las membranas
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Tabla 1 Composición de las membranas de diferentes células. (Los valores representados como % peso seco de la membrana)
Globulos Rojos Humanos
Staphiloccoccus aureus
Mielina
Lípidos 30 a 40 20 60 a 70Fosfolipidos 20 a 25 20 25 a 30Acido fosfatidico < 1 - 0Fosfatidiletanolamina 5 - 5Fosfatidilcolina 7 - 10Fosfatidilserina 5 - 5Esfingomielina 6 - 5Cerebrosidos <1 - 10Colesterol 12 <1 15Otros Lípidos 3 - 15Proteínas 60 a 70 40 20 a 30Glucidos (o restos de glucidos en glicoproteinas)
7 40 Observada en cortes histolgicos
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De rotación: es como si girara la molécula en torno a su eje. Es muy frecuente y el responsable en parte de los otros movimientos.
De difusión lateral: las moléculas se difunden de manera lateral dentro de la misma capa. Es el movimiento más frecuente.
Importancia de la bicapa lipídica: flexibilidad
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Flip-flop: es el movimiento de la molécula lipídica de una monocapa a la otra gracias a unas enzimas llamadas flipasas. Es el movimiento menos frecuente, por ser energéticamente más desfavorable.
De flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.
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Rotación
Flexión
Difusión lateral
Flip flop
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El estado físico de una membrana esta dado por su fluidez ( o viscosidad)
¿De que depende la fluidez?:• Temperatura de fusión, temperatura de transición
• Ácidos grasos saturados y cis insaturados
• Colesterol: atenúa la fluidez
Importancia de la bicapa lipídica: fluidez
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La fluidez establece un equilibrio perfecto entre una estructura rígida y ordenada y un liquido completamente fluido, sin viscosidad
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Muchos de los procesos mas básicos de la célula, incluidos el movimiento, el crecimiento, la división, la formación de la unión entre células, la secreción y la endocitosis, dependen del movimiento de los componentes de la membrana
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Importancia de la bicapa lipidica
La bicapa de lípidos nunca queda expuesta a la solución acuosa circundante
Por lo tanto, nunca se ve un borde libre, siempre forman estructuras continuas e integras
Característica importante es su capacidad de ensamblarse a si misma
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