3-TEMA -Estructura-Membrana Celular PDF

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MEMBRANA CELULAR https://youtu.be/mddpKx4NjZI

Funciones embranas Funcion es de las mmembra embra nas • • • • • • • • • • •

Límite de células individuales Límite de organelos intracelulares Adhesión entre células Intercambio de gases Marco estructural para enzimas, receptores, entre otros Difusión facilitada de azúcares, aminoácidos, entre otros Permeabilidad selectiva a iones Transmisión de la excitación Secreción Motilidad Formación de estructuras especializadas como desmosomas

Desa Desarrol rrol rrollo lo his hist t órico del eestu stu studio dio de la estr estruct uct uctura ura de lla a me membr mbr mbrana ana y lla a eestr str struct uct uctura ura sup supram ram ramole ole olecula cula cular r En 1855, Kare Nägeli observó diferencias en la penetración de pigmentos en células dañadas, y por primera vez se acuñó el término membrana plasmática.

18 de FEBRERO DE 1972. SCIENCE.

Los Lípidos. Para nuestros fines y en base a su función en la M.C. nos permitimos clasificarlos en el siguiente modo:

1. Derivados del alcohol el glicerol que tienen fosforo. Fosfolípidos.

El glicerol con tres átomos de carbono de los cuales dos están unidos a dos ácidos grasos (cola hidrofobica) mientras que al tercer átomo de carbono del alcohol está unido un grupo fosfato. SON ANFIFILICOS

GLICEROL….AC. GRASOS….TRIACILGLICEROLES……

Fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y fosfatidilinositol. RECORDAR QUE EL FOSFATO confiere carga negativa. Fosfatidilcolina o lecitina. Fosfatidiletanolamina o cefalina. Fosfatidilinositol trifosfato segundo mensajero. *Además de ser un constituyente de la membrana celular, la fosfatidilcolina también llamada lecitina es un indicador del desarrollo pulmonar en niños prematuros ya que poco antes del nacimiento hay una síntesis extensa de la lecitina pulmonar.

ASIMETRIA DE LOS LIPIDOS.

La aparición de PS en la superficie externa de los linfocitos viejos marca estas células para que las destruyan los macrófagos, en tanto que su aparición en la superficie externa de las plaquetas conduce a la coagulación sanguínea. El fosfatidilinositol, que se concentra en la hoja interna, tiene un papel clave en la transferencia de estímulos de la membrana plasmática al citoplasma.

2.-Derivados de la esfingosina: ESFINGOLÍPIDOS. La esfingosina es un alcohol aminado que tiene unido una cadena larga de hidrocarburos. Una cerámida resulta al añadirle un ácido graso al grupo amino de la esfingosina.

Si se añade:

Esfingomielina

Fosfatidilcolina

Cerebrósido

Monosacárido

Globósido

Oligosacárido ( sin NANA )

Gangliósido

Oligosacàrido + ácido siálico acetilneuramínico) o NANA

Esfingosina

(N-

ácido graso

Cerámida

Nótese que los lípidos derivados de la esfingosina poseen una cabeza polar gracias a los carbohidratos que tienen añadidos. Esta clase de lípidos se encuentran sobre todo en células animales, en la monocapa orientada hacia el medio extracelular o hacia el lumen de organelos Observe para nuestros fines, y para explicar el grupo sanguíneo humano ABO, voy a distinguir los globosidos de los gangliosidos. La ceramida se ha referido como lípido supresor de tumores por su capacidad para la inducción de muerte apoptótica a la que las células tumorales son particularmente sensibles. Poco a poco se comienzan a conocer mejor a los esfingolipidos. Todo indica que los mismos juegan un papel crucial en las funciones celulares y son particularmente prominentes en las membranas celulares del sistema nervioso. Los ratones que carecen de la enzima que adiciona galactosa a la ceramida sufren severos temblores musculares y paralisis. La vaina de mielina químicamente es lipoproteína y uno de los lípidos más frecuentes son los galactocerebrosidos. En 1988 en Sudáfrica se aislaron las fumonisinas, toxinas de un hongo el Fisariummonoliforme catalogadas como posibles responsables del cáncer del esofago humano. Esta toxina bloquea la enzima que sintetiza la ceramida. la enzima ceramida sintetasa. La inhibición de la síntesis de esfingolípidos en la M.C. interfiere en los procesos de crecimiento, diferenciación y muerte celular,

3.-Derivados del ciclo pentano per hidrofenantreno

NO se aprenda la formula. IDENTIFIQUELA al verla. Esteroles: tiene grupo OH- en posición 3 y en el Colesterol: 8 carbonos en posición 17.

El colesterol es precursor de: Sales Biliares: 5 carbonos en posición 17, de la vitamina D y hormonas sexuales. En las plantas, los hongos y en las bacterias no se ha encontrado colesterol. A continuación pueden observar la estructura de moléculas similares a los esteroles en dichas células. En la membrana plasmática de las bacterias los esteroles están sustituidos por los hopanoides. Esta molécula fuertemente hidrofóbica tiene una corta cadena hidrofílica de CH2OH.

RECONOCER. El colesterol es el precursor de los andrógenos ( C 19 ) y de los estrógenos ( C 18 ). Su biosíntesis o síntesis de novo se realiza en el R.E.Liso de todos los vertebrados.

NO SE APRENDA LA FORMULA. HORMONA ESTEROIDEA

Identifique: atomos de C que salen de C 17.

DE LODISH. ……

4.- A partir de los 5 átomos de carbono del isopreno se forman los terpenos. El dolicol presente en la membrana del R.E.Rugoso es de naturaleza isoprenoide. Igualmente uno de los lípidos característicos de la M.Mitocondrial interna, la Coenzima Q o Co Q 10 está formada por 10 unidades de isopreno. 5.-Derivados del ácido araquidónico Las Prostaglandinas: son hormonas locales o autacoides, ejercen su acción en el sitio de producción. Grandes familias ( A, B, C, D…...) Familia E→ → Hay miembros que dilatan la musculatura lisa (ataques de asma) Familia F→ → Contrae la musculatura lisa (Fα 2 produce cólicos y es inyectada para inducir abortos) ACIDO GRASOS ESENCIALES PROVIENEN ALIMENTOS El LINOLEICO es un omega 6 es desaturado y alargado a ac. Araquidónico precursor de PG. El mismo se incorpora en la M.C. OMEGA 3 ALFA LINOLENICO

ciclooxigenasas COX 1 y 2 y ASPIRINA

Fluidez de la membrana ▪ Los lípidos tienen movimientos laterales, de rotación, y de flexión dentro de la membrana ▪ Según Becker está restringido el movimiento de flip- flop. (o sea pasar de una monocapa a otra, de afuera hacia adentro o viceversa ). EN LA M.C. POLLARD SEÑALA: asymmetry is maintained in the plasma membrane by two families of enzymes that use energy from ATP hydrolysis to move lipid molecules from one side of a bilayer to the other. Flippases are P-type adenosine triphosphatase (ATPase) pumps for lipids (see Fig. 14.7). One isoform of the P4 ATPase pumps is found in the Golgi apparatus, while other isoforms are found in secretory vesicles, endosomes, or the plasma membrane to concentrate PS on the cytoplasmic sides of these membranes. A second family called floppases are ABC transporter pumps that move lipids from cytoplasmic leaflet to the extracellular leaflet. The same activity that mixes lipids in the ER also exposes PS on the outer surface of activated platelets(see Fig. 30.14) and on cells marked for phagocytosis during programmed cell death. https://mmegias.webs.uvigo.es/5-celulas/1-introduccion.php

▪ ▪ ▪ ▪

En la fluidez: grado de insaturación de las cadenas de ácidos grasos. El auto sellado (el hecho que un orificio en la membrana se cierre), es una consecuencia de los efectos hidrofobicos y el mantenimiento por las fuerzas de Van der Walls. El movimiento de FLIP-FLOP de las membranas de R.E. lo hace una enzima la FLIPASA que permite este movimiento. En la M.C. FLIPASAS Y FLOPASAS. En los mamíferos en hibernación, en las bacterias que viven en manantiales calientes, la fluidez de la M.C. se mantiene por cambios en la constitución de los ácidos grasos. Intervienen enzimas que remodelan la membrana como las saturasas y aciltransferrasas. Ej.: metilación de la fosfatidiletanolamina por medio de metiltransferrasas.

Son clásicos los experimentos de Frye y Edidin publicados en 1970 en los que se fusionaron células de ratón y de humanos y luego se observo la localización de las proteínas de membrana. Para realizar la fusión de células de especies distintas se usaron: o

o

Uso de compuestos como el etilenglicol (agente químico) Virus Sendai (agente biológico) → fusiona membranas de dos células (heterocarion), una de humano con otra de ratón. (sincarion = fusión de núcleos).

Proteínas de la membrana plasmática. Se clasifican en Proteínas integrales, transmembranosas, periféricas y unidas covalentemente a los lípidos: ▪

▪

▪

Proteínas Integrales. Por mucho tiempo se considero que las proteínas no penetraban parcialmente la bicapa de lípidos. Sin embargo Pollard señala que la enzima prostaglandina H2 sintasa es integral. Otro ejemplo es el del reticulon.

Proteínas transmembranosas) o Son anfipáticas, la mayoría son glucoproteínas con asimetría total de los azucares hacia fuera.Los dominios hidrofóbicos de las proteínas interaccionan con los lípidos hidrofobicos de la membrana plasmática. Proteínas Periféricas Externas e Internas. o Se unen mediante enlaces débiles electrostáticos a:

o

Lípidos = con cabeza hidrofílica Proteínas = integrales que sobresalen de la membrana plasmática. Se solubilizan con pH alcalino o soluciones acuosas salinas.

▪ ▪

Proteínas ancladas a lípidos: lo hacen de dos formas En la cara externa de la membrana, mediante un oligosacárido corto, unido a una molécula de glucofosfatidilinositol (GFI), integrada en la bicapa de lípidos. En la cara interna (intracelular), se unen mediante largas cadenas de hidrocarburos integradas

a la bicapa de lípidos. En la hemoglobinuria paroxística nocturna hay una deficiencia en la síntesis de GPI lo que hace los eritrocitos muy susceptibles a la lisis con consecuente anemia hemolítica. http://es.wikipedia.org/wiki/Hemoglobinuria_nocturna_parox%C3%ADstica .

GPI SE ACUMULA EN LAS BALSAS LIPIDICAS. Protege.

Membrana plasmática: BALSAS o rafts lipídicos La ceramida y la esfingomielina se transportan, por vía vesicular, desde su lugar de síntesis, RE y complejo de Golgi respectivamente, a la superficie celular y se concentran en microdominios específicos de la membrana plasmática denominados «rafts» lipídicos, o balsas lípidicas, microestructuras altamente ordenadas enriquecidas en determinados lípidos y en proteínas de membrana ancladas a los mismos. La ceramida, debido a su hidrofobicidad, se desplaza lateralmente en la bicapa lipídica de la membrana, facilitando la formación y estabilización de estas microestructuras.

ANEXO 1.- Membrana Eritrocitaria

Una de las membranas celulares más conocida es la del glóbulo rojo, hematíe o eritrocito. Recordemos que el eritrocito maduro no tiene núcleo ni un sistema endomembranoso, lo que lo hace un excelente objeto de estudio. Los lípidos en la membrana del eritrocito humano tienen una distribución asimétrica: la capa externa tiene una concentración alta de fosfatidilcolina y de esfingomielina. La hoja interna tiene una mayor concentración de fosfatidiletanolamina, fosfatidilserina y fosfatidilinositol. El 80% de los lípidos de la membrana son fosfolípidos y colesterol. Carbohidratos de la membrana eritrocitaria. Asimetría total: todos hacia el exterior. ▪ Están unidos covalentemente con lípidos y proteínas. Los azúcares terminales son responsables de los grupos sanguíneos ABO. ▪ Eritrocito humano: 52% proteínas, 40% lípidos, 8% de carbohidratos.

Recordar la diferencia conceptual entre: ▪ Glucoproteínas = mucha proteína con pocas cadenas de oligosacaridos. M.C. ▪ Proteoglicano= poca proteína, mucho azúcar. M.E.C ▪ Glucosaminoglucanos (GAGs): polímeros lineales de disacáridos repetitivos: uno de esos es un azúcar aminado el otro es un azúcar ácido. Los GAGs + proteínas = proteoglicano. VER GRUPO FUNCIONAL ACIDO ( COOH ) Y AMINO ( NH3) disacárido repetitivo n vece s.

Proteínas de la membrana eritrocitaria. La principal proteína que proporcióna la base del citoesqueleto es la espectrina tetrámero constituido por dos cadenas alfa y dos beta. Las beta se unen a la actina ( la espectrina no eritrocitaria se denomina fodrina ) Otra proteína relacionada es la distrofina. ( distrofia muscular de Duchenne y Becker ) En la membrana del eritrocito hay 3 proteínas integrales que son transmembranosas, estas son banda 3, las glucoforinas y la estomatina o banda 7. Las glucoforina A,B,C,D, son proteínas que se caracterizan por su elevado contenido de NANA. Constituyen el substrato antigénico de diferentes grupos sanguíneos. LA glucoforina es el receptor que utiliza el plasmodio para entrar en el eritrocito. La glucoforina A fue la primera proteína de membrana en la que se determinó la secuencia de aminoácidos. La misma es muy rica en azucares. Es una proteína que posee 16 cadenas de oligosacáridos que en su conjunto constituyen el 60% en peso de la glucoproteína. La glucoforina A es responsable de las propiedades antigénicas del grupo sanguíneo MN.

La glucoforina B es responsable de que el individuo sea secretores Se o no secretor se/se. En saliva. La glucoforina C contribuye a la estabilidad de la membrana interaccionando con las proteínas periféricas. La otra proteina transmembranosa eritrociitaria es banda 3 también se denomina AE1 ( anión exchange protein ). Representa el 25% de las proteínas de la membrana. Juega un papel importante en la homeostasis y en la forma celular. Existen más de un millón de copias de banda 3 en cada célula eritrocitaria. Como veremos más adelante su sitio transmembranoso proporciona un canal responsable del intercambio pasivo de HCO3 por Cl En su dominio extracelular esta glicosidada y sus azucares son capaces de unir antígenos para un grupo sanguíneo ABO Interviene activamente en la eliminación de los eritrocitos viejos. El eritrocito tiene una vida media de 120 días. Si el eritrocito no tiene forma bicóncava al pasar por el bazo, éste lo reconoce y los destruye y a esta disminución en el volumen eritrocitario la denominamos anemia.

Within the spleen we find three macrophage “races”, distributed along the three splenic compartments. Thereby, the macrophages in the red pulp control red blood cell recycling when these cells are very deteriorated. Similarly, macrophages in the white pulp recycle lymphocytes or white blood cells. Between the two pulps there is a zone called marginal zone, where blood filtering takes place. Macrophages in the marginal zone are different from those located in the pulps and they are in charge of detecting and eliminating foreign substances carried in the blood. https://mappingignorance.org/2017/12/27/marginal-macrophages-lxr-living-edge/

Banda 3 en su dominio citoplasmático está unida a la espectrina a través de la banda 2-1 o ancrina. Se considera que participa definiendo la forma bicóncava del eritrocito. La unión entre las espectrinas para formar dimeros o tetrámeros, y la unión entre espectrina, actina, 4,9 y la proteína 4-1 , lo que el Robertis llama complejo de unión, representan interacciones horizontales responsables de la estabilidad global del citoesqueleto. Cuando hay defectos en alguna de estas proteínas aparecen padecimientos en los cuales está involucrada la estabilidad del eritrocito. La esferocitosis hereditaria y la eliptocitosis hereditaria son las más estudiadas. Recordemos que el eritrocito es un disco bicóncavo. Ésta forma es la que le permite deformarse y pasar por capilares muy pequeños.

h Esferocitocis Hereditaria. ▪ ▪ ▪

Anemia Esferocitica debida a: Deficiencia de espectrina, si falla la síntesis de la proteína 2.1: deficiencia de Banda 3 , o defecto en 4-2 Es la anemia hemolítica más frecuente en el mundo. Prevalencia de 1: 2000

Eliptocitosis eritrocitaria: si falla el complejo de unión, la forma del eritrocito es elíptica CULTURA. ª 2004 Blackwell Publishing Ltd, British Journal of Haematology, 126, 759–771 Genetic basis of blood group diversity Jill R. Storry and Martin L. Olsson Blood Centre, University Hospital and Department of Transfusion Medicine, Institute of Laboratory Medicine, Lund, Sweden http://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.878.9836&rep=rep1&type=pdf

ANEXO 2. MEMBRANAS Y PARED EN LAS BACTERIAS.

PENICILINA. HISTORIA DE LA MEDICINA EN EL CONTEXTO DE LA RESISTENCIA A LAS DROGAS. Antimicrobial Drug Resistance in Context The History of Medicine • 2000 B.C.—Here, eat this root. • 1000 A.D.—That root is heathen. Here, say this prayer. • 1850 A.D.—That prayer is superstition. Here, drink this potion. • 1920 A.D.—That potion is snake oil. Here, swallow this pill. • 1945 A.D.—That pill is ineffective. Here, take this penicillin. • 1955 A.D.—Oops . . . bugs mutated. Here, take this tetracycline. • 1960–1999—39 more “oops”. . . Here, take this more powerful antibiotic. • 2000 A.D.—The bugs have won! Here, eat this root. —Anonymous, as cited by the World Health Organization (WHO, 2000)

Categorías de los Antibióticos – Los antibióticos se categorizan como bactericidas si estos matan a las bacterias susceptibles sin lisarla o bacteriostáticos si estos inhiben o disminuyen reversiblemente el crecimiento de las bacterias. En general el uso de antibióticos bactericidas se prefiere pero muchos factores podrían dictar el uso de un antibiótico bacteriostático. Cuando se usa un antibiótico bacteriostático, la duración de la terapia debe ser lo suficiente larga para permitir la erradicación de la bacteria por las defensas humorales y celulares. Generalmente se usan los bactericidas, para tratar infecciones del endocardio o las meninges. En tales casos las defensas del huésped son relativamente inefectivas en estos sitios y los peligros impuestos por tales infecciones requieren una pronta erradicación de los microorganismos.

Antibiótico

Lugar de actuación

Beta-lactámicos: ( penicilinas y cefalosporinas )

Inhiben la síntesis de la Pared Celular, impiden que se formen los enlaces transpeptídicos y activan enzimas auto líticas. Pared Celular. Impiden que se formen los precursores de peptidoglicano. Es un análogo de la D alanina. Se une a LPS y a fosfolípidos. Desestabiliza a las Gram negativas. Es tóxica a las células humanas. Pared Celular. Se une a D alanina e impide estéricamente la elongación del peptidoglicano o transglicosidación

Cicloserina

Polimixina B

Vancomicinas

Quinolonas. Bactericida. Ej. Ciprofloxacina.

Inhiben la síntesis de DNA. Inhibiendo la topoisomerasa II ( superenrrollamiento ) y la IV separa el DNA duplicado. Sulfonamidas. Bacteriostático. Antimetabolito. Inhibe la síntesis del ácido fólico que producen Inhibe crecimiento celular sustituyendo el las bacterias. No pueden usar el Ac.folico de la substrato natural. dieta humana. Rifampicina . Bactericida Inhibe la RNA polimerasa dependiente de DNA. Estreptomicina. Bactericida.

Inhibe la síntesis de proteínas bloqueando el sitio P de los ribosomas.( SORDERA )

Tetraciclina. Bacteriostático.

Inhibe la síntesis de proteínas bloqueando el sitio A de los ribosomas.

Cloramfenicol. Bacteriostático.

Inhibe la síntesis proteica bloqueando a la peptidiltransferasa.

Eritromicina. Bacteriostatico.

Inhibe la síntesis proteica bloqueando la translocasa o Factor de elongación 2....