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Membrana plasmática

1.- Términos para aprender: anfifílico (anfipático), bicapa lipídica, colesterol, fosfoglicérido, fosfolípido, glucolípido, gangliósido, cerebrósido, gota lipídica, hidrofílico, hidrofóbico, liposoma, dominios de membrana, balsas lipídicas (microdominios de membrana), anclaje de fosfatidilinositol, córtex, detergente, espectrina, proteína integral de membrana, proteína periférica de membrana, proteína transmembrana, porina, lectina, glicocalix.

Anfipático: moléculas que tiene una región hidrófila y una región hidrófoba, pudiéndose comportar como bases o ácidos.

Bicapa lipídica: doble capa de lípidos que forman las membranas biológicas, los extremos hidrófilos de los lípidos se dirigen a los extremos de la membrana, y los hidrófobos al interior.

Colesterol: lípido que deriva del ciclopentano perhidrofenantreno y que forma parte de las membranas plasmáticas de las células animales y es precursor de las hormonas esteroideas.

Fosfoglicérido: lípido de membrana formada por un grupo fosfato, glicerol , dos ácidos grasos y un monoalcohol o polialcohol que se une al grupo fosfato

Fosfolípido: familia de moléculas que son los componentes principales de las membranas celulares y se componen de dos cadenas de hidrocarburo (ácidos grasos) unidos a un grupo polar que contiene un fosfato.

Glucolípido: lípidos formados por la unión de dos cadenas hidrocarbonadas a un monosacárido u oligosacárido. Se encuentran en la zona externa de la membrana celular, donde forman el glucocalix junto a las glucoproteínas.

Gangliósido: son esfingoglucolípidos en los que la ceramida (unión de esfingosina y ácido graso) lleva como grupo polar un oligosacáridos ramificado.

cerebrósido: esfingoglucolípido formados por la unión mediante enlace β-O-glucosídico de la ceramida y un monosacárido

Gota lipídica: compartimentos intracelulares de reserva lipídica en el organismo.

Hidrofílico: que es soluble en agua y pude interaccionar con ella.

Hidrofóbico: no soluble en agua y no puede interaccionar con ella.

Liposoma: vesícula lipídica empleada para introducir ADN en las células de un mamífero.

Dominios de la membrana: regiones de la membrana con distinta composición.

Balsas lipídicas: regiones donde pueden tener lugar algunos procesos que en otros lugares de la membrana no se pueden realizar porque los lípidos o proteínas que cumplen esos procesos no están en ellos.

anclaje de fosfatidilinositol: glicolípidos que contienen fosfatidilinositol y que anclan proteínas a la cara externa de la membrana plasmática. córtex: red de actina subyacente a la membrana plasmática.

Detergente: moléculas pequeñas anfipáticas que contienen grupos hidrofóbicos e hidrofílicos.

espectrina: una de las principales proteínas de fijación de la actina del córtex cerebral

proteína integral de membrana: proteína que se encuentra totalmente englobada en la membrana lipídica de las membranas celulares.

proteína periférica de membrana: proteína que se encuentra adosada a la bicapa lipídica. Son

proteínas solubles que solo poseen sectores polares hidrçofilos con los que se unen a los lípidos de membrana y a las proteínas de la membrana.

Proteína transmembrana: proteínas intrgrales de la membrana, que se extienden por la bicapa lipidica, y que tienen regiones hidrófilas, para ambos extremos de la bicapa, e hidrófobas, para el interior de la bicapa lipídica.

Porina: miembro de una clase de proteínas que atraviesan la las membranas como barriles beta y formas canales en las membranas externas de algunas bacterias, mitocondrias y cloroplastos

Lectina: proteína cuya pricipal función es el reconocimiento.

Glucocálix: parte más externa de la membrana celular que está formada por los oligosacáridos de los glicolípidos y de las glucoproteínas transmembrana.

2. ¿Cuáles de las siguientes afirmaciones son correctas? Fundamente las respuestas:

A.- Aunque los fosfolípidos son libres de difundir en el plano de la bicapa no pueden pasar a la otra capa de la membrana a menos que una enzima catalice este movimiento. V Para realizar este movimiento, tienen que ser catalizados por las lipasas.

B.- Mientras todos los carbohidratos en la membrana plasmática están hacia la superficie externa de la célula, todos los carbohidratos de las membranas internas están hacia el citosol. F Los carbohidratos solo se sitúan en el exterior de la membrana externa, formando el glucocalix.

C.- La estructura de todas las membranas biológicas depende de las propiedades químicas de los fosfolípidos, mientras que la función específica de cada membrana depende de las

proteínas. V De los lípidos depende la organización estructural de la membrana, común a todas las membranas celulares, mientras que las proteínas son responsables de muchas funciones especializadas, actuando como receptores, encargándose del transporte de moléculas y de electrones, de la fosforilación oxidativa y de las interacciones entre células.

D.- La movilidad de los lípidos está restringida en las membranas que tienen numerosas proteínas integrales. F La movilidad de los lípidos no depende del número de proteínas integrales. Depende de la temperatura, cuanta más temperatura más fluye la membrana;de la longitud y saturación de los ácidos grasos, si las cadenas de ácidos grasos son cortas los enlaces entre ellas son más débiles y por tanto menos rígidas; además, los ácidos grasos insaturados incrementan la fluidez, porque produce curvamientos en las cadenas de ácidos grasos. El colesterol también influye en las fluidez, ya que le da rigidez a la zona de la membrana donde se encuentre. A temperaturas bajas interfiere en las interacciones entre ácidos grasos y mantiene la fluidez.

3.- Diga por qué son importantes los siguientes: (no se pide la definición, sino el significado) a) La naturaleza antipática de los lípidos de membrana: gracias a que son anfipáticos, pueden formarse micelas y bicapas de lìpidos, en las que la parte hidrófila esté orientada cara al exterior de la bicapa, en contacto con el agua, y la parte hidrófoba hacia el interior de la bicapa, sin estar en contacto con ella agua. Así, se forma una barrera estable entre dos compartimentos acuosos.

b) El colesterol en las membranas. El colestreol se inserta en la bicapa con sus grupos polares hidroxilos próximos a los grupos hidrofílicos de los fosfolípidos y los anillos hidrocarbonados rígidos interactuan con las regiones de las cadenas de ácidos grasos. Esto disminuye la movilidad de las porciones externas de las cadenas de de ácidos grasos, haceindo esta partre más rígida. Además, la preencia de colesterol disminuye la interacción entre ácidos grasos, manteniendo la fluidez de la membrana a temperaturas más bajas.

c) La asimetría de los componentes de membrana: permite una distribución de cargas desigual a los

dos lados de la membrana, lo que favorece el potencial de membrana.

d) El glicocalix. El glicocálix tiene función de protección y de identificación. Protege a la superficie celular frente al estrés mecánico y e iónico y crea una barrera frente a microorganismos invasores. Los oligosacáridos participan como marcadores de varios tipo de interacciones célula-célula.

Problemas: 1.-Cuando se rompe una membrana lipídica, ¿por qué no se sella formando una hemimicela con los extremos rotos, como se muestra en la figura siguiente: No se sella quedando una hemimicela porque de esta forma la membrana no estaría cerrada y delimitaría la célula.

2.- La margarina está fabricada a base de aceites vegetales mediante un proceso químico. ¿Supone que este proceso transforma los ácidos grasos saturados en insaturados o viceversa? Este proceso transforma los ácidos grasos insaturados ( los que tienen las grasas de origen vegetal) a saturados. Esto se realiza por el proceso de hidrogenación, mediante el cual se retiran los dobles enlaces de la cadena hidrocarbonada uniendo hidrógenos a los carbonos. Con esto, se consigue que la margarina sea sólida, ya que las cadenas hidrocarbonadas saturadas tienen un punto de fusión más elevado al no tener codos y así poder establecer enlaces de Van der Waals entre ellas.

3.- ¿Por qué las balsas lipídicas son más gruesas que otras partes de la bicapa? Las balsas lipídicas son más gruesas porque algunos de los lípidos que la forman están compuestos por ácidos grasos más saturados que el resto de ácidos grasos que los rodean. Debido a esto, la longitud de los ácidos es mayor, y las balsas son más gruesas.

4.- Prediga cuál de los siguientes organismos tendrá el mayor porcentaje de cadenas de ácidos grasos insaturados en sus membranas. a) el pez antártico, b) la iguana del desierto, c) el ser humano, d) el oso polar, e) una bacteria termófila.

Los ácidos grasos insaturados le dan más fluidez a la membrana al presentar codos, por lo que el pez antártico es que tiene más porcentaje de ácidos grasos insaturados, ya que vive en aguas muy frías y es un animal de sangre fría. Son necesarios para mantener la fluidez de la membrana y que no se congele.

5. Los detergentes son moléculas anfifílicas que tienden a formar micelas en agua. Observe la estructura del SDS y del Triton X-100 en la figura siguiente y explique por qué las porciones negras son hidrofóbicas y las grises hidrofílicas

En el SDS la porción gris es hidrofóbica porque es una cadena hidrocarbonada, y la parte negra es hidrofílica porque el grupo sulfato está cargado. En el Triton X-100 la porción negra es la hidrofíla porque el O atrae más a los electrones y por tanto es polar y puede tener enlaces de hidrógeno con moléculas de agua. Y la porción gris es hidrófoba porque no hay grupos polares.

6.- ¿Cuál de las distribuciones de proteínas de membrana que se muestran en la figura se encuentran en las membranas biológicas? A- Verdadero, una proteína transmembrana que tiene unida un glúcido en el glucocalix. B- Verdadero, una proteína que está unida al ácido graso. C- Falso, los glúcidos están hacia el exterior de la célula, en el glucocalix. D- Verdadero, proteína transmembrana unida a carbohidratos y a otra proteína. E- Verdadero, proteína fijada a la bicapa mediante interacción con otra proteína. F- Verdader, proteína periférica unida a un fosfolípdo y a carbohidratos. G- Falso, la proteína no puede tener esta disposición porque las proteínas tienen siempre algún aminoácido polar.

H- Falso, las proteínas periféricas tienen que unirse a la membrana a partir de otra proteína o de un lípido. I- Falso, no está unido a la membrana.

7.-Las proteínas de membrana de paso único monoméricas atraviesan la membrana con una sola hélice alfa la cual tiene propiedades químicas características en la región de la bicapa. ¿Cuál de las tres secuencias de 20 aminoácidos mostradas más abajo es la candidata más probable de constituir un segmento transmembrana de este tipo? Explique las razones de su elección. 1. ITLIYFGVMAGVIGTILLIS 2. ITPIYFGPMAGVIGTPLLIS 3. ITEIYFGRMAGVIGTDLLIS Es la secuencia 1 porque tiene más aminoácidos apolares que la 2. La zona de las proteínas transmembrana que atraviesa la bicapa lipídica está formada mayoritariamente por aminoácidos apolares. Además, la secuencia 2 tiene prolina, un aminoácido que desestabiliza la hélice alfa.

8.- Nombre los tres tipos generales de anclajes lipídicos que se utilizan para unir las proteínas a las membranas. N-miristoilación: el ácido mirístico ácido graso de 14 átomos de carbono ) se une al residuo Nterminal de glicina. Prenilación: lípidos del grupo prenilo se anclan a átomos de azufre de las cadenas laterales de los residuos de cisteína localizados cerca del extremo carboxilo terminal de la cadena polipeptídica. Palmitoilación: el ácido palmítico (ácido graso de 16 átomos de carbono) se une a los átomos de azufre de la cadena lateral de residuos internos de la cisteína.

9.- La glicoforina, una proteína de la membrana plasmática de los glóbulos rojos está normalmente presente formando homodímeros, cuyos componentes se mantienen unidos por interacciones entre sus dominios transmembrana. Ya que los dominios transmembrana son hidrofóbicos, ¿cómo es posible que se asocien tan específicamente? Como son dos cadenas hidrofóbicas, se unen mediante enlaces de Van der Waals.

10.- Está estudiando la unión de proteínas a la cara citoplasmática de células en cultivo y ha encontrado un método que da un buen rendimiento de vesículas invertidas de membrana plasmática. Desafortunadamente, las preparaciones están contaminadas con vesículas no invertidas. Para evitar este problema, un amigo sugiere que pase las vesículas a través de la una columna de afinidad que contenga una lectina unida a bolas sólidas. ¿En qué se basa la sugerencia de su amigo? Las vesículas invertidas tienen los azúcares en la cara exterior de la membrana. Así, cuando se pasen las vesículas por la columna, la lectina se unirá a las vesículas invertidas, que son las que tienen los azúcares en le exterior.

11.- Separa los componentes de una membrana y permite que vuelvan a ensamblarse espontáneamente en un tubo de ensayo. ¿Qué diferencia importante hay entre la membrana original y la ensamblada en el tubo de ensayo? ¿A qué se debe esa diferencia? La membrana al ensamblarse de forma espontánea en el tubo de ensayo no tendrá la misma estructura que antes de ser separada porque los componentes se pueden agrupar de diferente forma. Esto es debido a la asimetría de la membrana....