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Unidad 2 Biomembranas: estructura y función de las membranascelulares.● Modelos de acuerdo a la composición molecular/química de las membranas. ● Características y propiedades (fluidez, polaridad, dominios, uniones). ● Pared celular: características de bacterias Gram positivas y Gram negativas. ● Mo...

Description

Unidad 2.2 Biomembranas: estructura y función de las membranas celulares. ● ● ● ● ●

Modelos de acuerdo a la composición molecular/química de las membranas. Características y propiedades (fluidez, polaridad, dominios, uniones). Pared celular: características de bacterias Gram positivas y Gram negativas. Movimiento de sustancias a través de las membranas. Bioenergética del proceso. Mecanismos de transporte (diferentes tipos de transportes pasivos y transportes activos).

Características de las biomembranas Las membranas celulares son componentes de todas las células y ejecutan diversas actividades: 1. Barreras permeables selectivas. 2. Proveer soporte físico para la actividad ordenada de las enzimas que se asientan en ella. 3. Mediante la formación de pequeñas vesículas transportadoras hacen posible el desplazamiento de sustancias por el citoplasma. Membrana plasmática (citoplasmática): Rodea las células, en eucariotas también recubren a las organelas.

Formadas por lípidos (fosfolípidos y colesterol), proteínas e hidratos de carbono. Lípidos Fosfolípidos: (Son los que se encuentran en mayor cantidad en todas las células). Compuestos por una cabeza hidrofílica (atrae agua) y una cola hidrofóbica (repele al agua, 2 ácidos grasos que pueden ser saturados o insaturados).

Comportamiento: anfipático ->dualidad con lo que respecta al agua. Eso le da la capacidad de comportarse de diferentes maneras según la solución en que se encuentren. Estructuras formadas: ● Monocapa: agua y aceite. ● Micela: Se obtiene al mezclar el agua con el aceite. Permite absorber los lípidos ingeridos. ● Liposomas: Se forman cuando los lípidos están en una solución acuosa pura, se forma una bicapa lipídica. Pueden servir para introducir genes dentro de una célula, introducir medicamentos o cosméticos.

Colesterol: (1 oxhidrilo en el Carbono 3’). Se ubica en la membrana plasmática entre los fosfolípidos. El oxhidrilo en el carbono 3’ le da al colesterol un comportamiento anfipático en las membranas. Al ubicarse fosfolípidos y colesterol uno al lado del otro, otorgan propiedades a las membranas respecto a su fluidez. Si bien están ligados, no están unidos de forma covalente, se encuentran unidos por fuerzas electrostáticas entre los lípidos y en el agua que los rodea.

Estructura de las membranas Proteínas: 1. Periféricas: Se encuentran en la superficie (periferia), puede ocurrir en la cara citosólica (intracelular) o en la membrana en contacto con el exterior. Estas proteínas periféricas se encuentran unidas a fosfolípidos y se hallan unidas de forma no covalente (mayoría de casos). (Puede unirse de forma covalente a ácidos grasos en la membrana externa o a fosfatidilinositol cuando se unen a la membrana interna). Se pueden extraer fácilmente sin alterar la integridad de la bicapa lipídica. 2. Integrales: Pueden atravesar 1 sola vez la membrana, varias veces (multipasos) o parcialmente (se encuentra entre el medio extracelular o el medio intracelular y la mitad de la membrana). Otro tipo pueden asociarse entre ellas y formar estructuras cilíndricas huecas que se utilizarán como canales para el transporte de sustancias a través de las membranas.

Hidratos de carbono: Se  encuentran unidos tanto a lípidos y proteínas. ● Unidas a lípidos se llaman glucolípidos (Cerebrósidos y Gangliósidos). ● Unidos a proteínas formando glicoproteínas. Unión covalente que hace que éstos se mantengan unidos a la membrana. En algunas células estos hidratos de carbono por fuera de la membrana forman otra estructura que se denomina glucocáliz. (Función: Dar especificidad al sistema ABO de los grupos sanguíneos. Proteger a la célula de amenazas químicas de daño estructural). Composición de las membranas: Lípidos > Proteínas > Hidratos de carbono.

Pared celular: Presente en las células vegetales. Envuelve la membrana plasmática, como si se tratara de un exoesqueleto. Está formada por microfibrillas de 25 nm de diámetro y está compuesta por casi 2000 cadenas de glucano. ● Pared primaria: Comienza a formarse con la división celular, a partir de una estructura llamada placa celular, que aparece durante la telofase. ● Pared secundaria: Aparece cuando la célula alcanza su madurez. Queda formada por celulosa.

Función de la membrana plasmática Las membranas están compuestas por lípidos proteínas e hidratos de carbono pero éstos no necesariamente son los mismos en una y en otra capa de lo que es la bicapa lipídica. Lípidos ● Membrana extracelular -> fosfatidilcolina (fosfolípido). ● Membrana intracelular -> fosfatidiletanolamina (fosfolípido) bicapa lipídica medio intracelular. Proteínas (las periféricas no son las mismas a uno y otro lado de ambas bicapa). Propiedades: ● Asimetría -> Bicapa ambas capas de la membrana no tienen las mismas cargas. Esto ayuda en lo que es el potencial de membrana de ciertas células, puede servir para a la hora de formar vesículas. ● Fluidez -> Está dada por los lípidos (los fosfolípidos cuando tienen dos cadenas de ácidos grasos saturados estos se ubican en paralelo unos con otros y la capa se encuentra más compacta, entonces tiene menos fluidez que cuando se encuentra un fosfolípido que tiene un ácido graso saturado y un insaturado). Colesterol: Interviene en la fluidez ya que los anillos del colesterol se encuentran rígidos y hacen más compacta la membrana plasmática disminuyendo su fluidez. ● Movimiento lateral de lípidos y proteínas en todo lo que es la membrana plasmática. (los lípidos también pueden saltar de una capa a la otra, con un movimiento que se conoce como flip flop. ● Modelo del mosaico fluido: Forma dinámica de ser de la membrana plasmática. Una bicapa lipídica contínua que está interrumpida por proteínas (intrínsecas o integrales) que la atraviesan total o parcialmente. Funciones de la membrana plasmática: 1. Impedir el pasaje indiscriminado de sustancias a través de ella. (La membrana es una barrera con una permeabilidad selectiva). 

2. Receptor: La  membrana tiene receptores que suelen ser proteínas a las cuales se unen (hormonas, neurotransmisores y otros inductores químicos) que desencadenan una señal. 3. Servir como soporte físico para que las enzimas se asienten en la membrana.

4. Intervienen en el mecanismo de reconocimiento y adhesión entre células o entre células y la matriz extracelular. 5. Sirven para formar  vesículas e intervienen en los procesos de e  ndocitosis (cuando hay moleculas o pequeñas células del exterior celular que son ingeridas por la membrana introducidas en la célula y la membrana posteriormente libera esa vesícula que se incorpora al citosol.) y exocitosis (cuando ocurre que en ciertos agregados que provienen generalmente del Golgi se sacan de la membrana mediante la formación de vesículas que van al exterior celular.

Transporte pasivo El transporte a través de la membrana puede ser pasivo o activo.

A favor del gradiente: una sustancia pasa del medio en el que se encuentra en mayor concentración al medio donde se encuentra en una concentración menor. ● De concentración. ● De voltaje. ● Osmótico. ● Electroquímico: suma de concentración y de voltaje. Difusión: Movimiento de moléculas de una sustancia, de un medio de menor concentración a un de mayor concentración, sin la generación adicional de energía.

Transporte pasivo Difusión simple: Paso  a través de los distintos solutos (sustancias que son no polares, es decir, pequeñas) por las estructuras de la bicapa. Velocidad lineal.

Difusión facilitada: Utiliza proteínas transportadoras que pueden ser; canales iónicos o permeasas. Mayor velocidad que difusión simple. ● Canales iónicos: Forman poros o conductos hidrofílicos que permiten el flujo pasivo a través de la membrana (son altamente específicos permitiendo el paso de un solo ion). Si bien algunos permanecen abiertos, otros se abren y cierran según señales químicas, eléctricas o mecánicas. 1. Canales dependientes del voltaje: existen canales regulados para sodio, calcio y potasio. Se abren ante la diferencia de potencial transmembrana. 2. Canales dependientes del ligando: canales que al unirse a su ligando específico, sufren un cambio conformacional que determina su apertura. Ionóforos: Se incorporan a las membranas biológicas y aumentan su permeabilidad a través de distintos iones. 1. Transportadores móviles: Atrapan al ion de un lado de la membrana, lo engloban en el interior de sus moléculas, giran 180° en la bicapa lipídica y lo liberan del otro lado. 2. Formadores de canales: Conductos hidrofóbicos que permiten el pasaje de cationes monovalentes. Acuaporinas: Canales especiales que hay en algunas células para el paso selectivo del agua por un mecanismo pasivo de transporte. Ejemplo: glóbulos rojos o células que componen la vesícula biliar. En el caso del H2O, la difusión simple se llama ósmosis (desde menos soluto hacia donde hay más). ● Permeasas: Integradas por varias proteínas transportadoras multipaso. Cada una posee sitios de unión específicos para una o dos clases de solutos, accesibles desde una o ambas caras de la bicapa. La fijación del soluto produce un cambio conformacional en la permeasa por el cual se transfiere el material hacia el otro lado. 1. Monotransporte: Transfiere 1 solo tipo de soluto. 2. Cotransporte: Transfiere 2 solutos en el mismo sentido. 3. Antiporte: Transfiere 2 solutos en sentidos contrarios.

Transporte activo Con gasto de energía. Es a través de permeasas llamadas “bombas”. Presenta las mismas características de especificidad y saturabilidad señaladas para la difusión facilitada, se difiere por realizarse en contra del gradiente del soluto. ● Monotransporte. ● Cotransporte. ● Contratransporte.

Transporte en masa: ● Endocitosis: Entrada a la célula. 1. Fagocitosis: Implica la ingestión de partículas de gran tamaño, por medio de vesículas llamadas fagosomas. Estos fagosomas suelen presentar un gran tamaño. 2. Pinocitosis: Es la incorporación de fluído y de partículas disueltas en él por medio de pequeñas vesículas. Es un proceso inespecífico y la velocidad de ingestión es muy elevada. El tamaño de estas vesículas endocíticas en mucho menor que el de los fagosomas. 3. Endocitosis mediada por receptor: es el mecanismo de incorporación de moléculas específicas reconocidas por receptores de la membrana plasmática. Con ellos la célula puede incorporar de forma muy eficiente moléculas o partículas que se encuentran disueltas a bajas concentraciones. Estas moléculas se unen a sus receptores y los complejos receptor-ligando convergen en una zona de la membrana plasmática donde se produce la formación de la vesícula que posteriormente viaja hacia el interior celular. ● Exocitosis: Salida de la célula. En este caso, material contenido en vesículas intracelulares también llamadas vesículas de secreción es vertido al medio extracelular. Las vesículas de secreción, ubicadas en las cercanías de la membrana, a fusionarse con la misma y volcar su contenido al medio extracelular. Así se liberan los neurotransmisores. En este caso, la membrana de la vesícula pasa a formar parte de la membrana plasmática. Es decir, hay ganancia de membrana, mientras que en la endocitosis hay pérdida de membrana.

Ejercicio de parcial

1)

2)

3)

4)

Sesión:

Las células poseen en la membrana plasmática un tipo de proteínas específicas llamadas receptores celulares encargadas de recibir señales fisicoquímicas del exterior celular. Las señales extracelulares suelen ser ligandos que se unen a los receptores celulares. ¿cómo se relaciona la estructura de la membrana plasmática con el grupo sanguíneo? La especificidad del sistema ABO se halla determinada por ciertos oligosacáridos muy cortos y parecidos entre sí, presentes en la membrana plasmática de los glóbulos rojos. Estos oligosacáridos sólo difieren por sus monómeros terminales y están ligados a una proteína transmembranosa o a una ceramida. Así, en los eritrocitos pertenecientes al grupo A el monosacárido terminal de la cadena oligosacárida es la N-acetilgalactosamina y en los del grupo B es la galactosa; cuando estos monosacáridos terminales están ausentes los eritrocitos pertenecen al grupo sanguíneo O.

¿Y la pared bacteriana con el mecanismo de acción de los antibióticos? Las drogas que atacan la pared bacteriana ejercen su efecto a través del bloqueo de su síntesis. Interfieren con la síntesis de peptidoglicanos, elementos esenciales de la constitución de la pared. Los defectos de la pared celular llevan a la lisis (disolución) bacteriana....