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Membranas celulares.Las membranas celulares son estructuras dinámicas, fluidas y la mayoría de las moléculas que las componen tienen la capacidad de desplazarse dentro del plano de la membrana.La membrana es una estructura dinámica y fluida, no es estáticas. (Defínase estáticas; inmovibles o rígidas...

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Membranas celulares. Las membranas celulares son estructuras dinámicas, fluidas y la mayoría de las moléculas que las componen tienen la capacidad de desplazarse dentro del plano de la membrana. La membrana es una estructura dinámica y fluida, no es estáticas. (Defínase estáticas; inmovibles o rígidas) Cuando nosotros observamos una membrana celular, es posible visualizarla con un microscopio óptico, debido a su espesor de alrededor 5 nanómetros (nm) por lo tanto no son visibles al microscopio óptico, son visibles al microscopio electrónico de transmisión de esta forma lograríamos observar el espesor de la membrana celular. Si las membranas no existieran, no podrían existir las células. Debido a que, la membrana celular es lo que rodea y permite contener todo lo que hay en el interior de una célula. (Característica de todas las células: toda célula posee membrana celular) Las membranas tienen distintas funciones y todas van a tener una estructura común, en general. (En general común; porque dependiendo de las biomoléculas que ella tenga unidas, también puede variar la funcionalidad) La función que tiene de ''contener todo lo que tiene una célula en su interior'' es una estructura en común. Las membranas celulares son una finísima capa con un espesor de 5 nanómetros que está compuesta por lípidos y proteínas que están unidos por relaciones (o enlaces) de tipo no covalentes.

Bicapa lipídica (dos capas)

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Las membranas celulares van a formar los distintos compartimentos en las celulas eucariontes animales. Definimos organelos: compartimentos rodeados de membrana que tienen una función específica. Célula eucarionte.

Membrana exterior.

Membranas interiores.

Célula procarionte.

Membrana externa o plasmática.

Célula eucarionte.

Membrana externa o plasmática. Membrana interna.

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR La membrana celular permite separar o aísla el medio intracelular del extracelular. Las células eucariontes tienen compartimentos rodeados por membrana interior y exterior. Las células procariontes tienen compartimentos rodeados por membrana solo en el exterior.

La membrana celular. Microscopia electrónica de transmisión.

Espesor.

La membrana celular esta compuesta por una bicapa lipídica (dos capas) a esta bicapa lipídica, pueden estar ancladas distintas proteinas. Todas las membranas estan formadas por lípidos y proteínas, los lípidos se organizan en forma de bicapa que constituyen una barrera permeable selectiva (va a permitir el paso de moléculas; permeable, pero de ciertas moléculas que reunan caracteristicas de cierto peso y tamaños lo que las define como; selectivas) Pueden ingresar y salir moléculas desde el exterior hacia el interior de la célula o desde el interior hacia el exterior de la célula. (Defínase como; membrana o barrera permeable selectiva) Las moléculas que generalmente ingresan a la célula son de tipo hidrosolubles y las proteínas que estan ancladas a la bicapa lipida, van a llevar a cabo la mayoria de las funciones de la membrana. Las funciones de la membrana no van a estar dadas por los lipidos, si no que estarán dadas principalmente por las proteinas que son las que van a variar entre las distintas membranas. Generalmente todas las membranas estan compuestas por una bicapa lipidica, pero las proteinas que ellas contienen son distintas. Las proteinas, son quienes le otorgan las funciones. Entonces estas membranas van a tener distintas funciones.

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR Membrana celular que tiene proteínas insertas. Estas proteínas pueden actuar como:

Sensores de recepción.

Estas proteínas pueden actuar como sensores, si hay algún estímulo que proviene del medio externo de la célula. Las proteínas presentes en la membrana celular pueden actuar como un sensor: permiten percibir este estimulo en el entorno y responder a él. Ej: estímulos en cuanto a concentración de soluto, estímulos de temperatura, estímulos de pH. Tienen la capacidad de responder a estos estímulos. Ingreso y egreso: canales.

Estas membranas están atravesadas por canales y bombas que permiten tanto el ingreso como el egreso de distintas sustancias y moléculas. (Permeable: permite el ingreso y egreso de sustancias) Capacidad de movimiento y expansión.

Estas membranas tienen la capacidad de moverse y de

expandirse. Cuando la célula crece. Cuando una célula crece, la membrana también debe crecer. Dado esto, la membrana no puede perder su continuidad. Por esto tiene la capacidad de deformarse sin romperse. Por ej: si la célula sufre una perforación, puede sufrir lisis la célula. Pero las membranas tienen la capacidad de sufrir un daño y repararse rápidamente. Si hay un daño que persiste, podría eventualmente producirse el daño. Si el faño es pequeño, tiene la capacidad de repararse rápidamente y de esta forma seguir manteniendo todo el contenido de la célula y seguir separando el medio externo del interno. No es una estructura rígida que impide el paso de moléculas. Es una estructura dinámica, fluida y que permite el paso selectivo de moléculas. (Aplica para las membranas externas y también para las membranas internas que recubren a los organelos)

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Características generales de la membrana plasmática. 1) Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros químicos y emitir la respuesta adecuada. 2) Funciona como un filtro semipermeable o con permeabilidad selectiva, regulando la entrada y salida de moléculas de la célula. Es una bicapa lipídica que ésta formada por dos capas de lípidos (son ácidos grasos: fosfolípidos) que tienen una característica anfipática: cabeza hidrofílica (afinidad con el agua) y dos colas hidrocarbonadas (esqueleto de carbono a los cuales hay unidos hidrógenos) que son hidrófobas (repelen al agua) por eso las dos colas hidrófobas se agrupan hacia el centro de la membrana y las cabezas hidrofílicas se agrupan hacia el exterior de la célula y también hacia el lado citosólico (interior) de la célula, ya que permitirán este paso de sustancias al tener afinidad por otras moléculas. Esto se relaciona con grupos polares las colas hidrófobas no tienen carga. Las cabezas hidrófilas tienen grupos polares cargados por eso pueden interactuar con el agua. Los lípidos más abundantes en las membranas celulares: fosfolípidos. Fosfolípido más común: fosfatidil-colina.

La composición química de la membrana corresponde a lípidos, proteínas y glúcidos en proporciones aproximadamente de 40%, 50% y 10%, respectivamente. CARACTERISTICAS GENERALES DE LA MEMBRANA PLASMATICA Contiene receptores específicos que permiten a la célula interaccionar con mensajeros químicos y emitir la respuesta adecuada. Funciona como un filtro semipermeable o con permeabilidad selectiva, regulando la entrada y salida de moléculas a la célula.

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Evolución del modelo de membrana fluida. En el año 1935 (Danieli y Davson) eran dos científicos que se dedicaron a estudiar la membrana plasmática, la describieron como una membrana lipídica. Indicaron que estaba recubierta por una capa proteica. Cubierta proteica.

Bicapa lipídica.

Cubierta de proteica. En el año 1972 (Singer y Nicolson) Ampliaron esta descripción. Describieron que la membrana celular está compuesta por una bicapa lipídica, las proteínas no formaban está cubierta proteica continua, si no que, se encontraban insertas en la membrana.

Bicapa lipídica.

Proteínas insertas en la membrana.

En el año 2001 (Engelman y Hoffman) Describieron el modelo fluido de la membrana, tridimensional. Además de proteínas presentes, también contienen glúcidos unidos a las proteínas o directamente a los lípidos. Describen que la membrana tenía asociación con componentes del citoesqueleto hacia el interior celular. La membrana no está aislada, si no que esta anclada a componentes del citoesqueleto de la célula.

Bicapa lipídica.

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Proteínas insertas.

Glúcidos ramificados.

Asociación con el citoesqueleto.

Características generales de la membrana plasmática. Es una bicapa lipídica compuesta por dos capas de lípidos (son ácidos grasos, que tienen una cabeza hidrofílica y dos colas hidrocarbonadas hidrofóbicas) Esto significa que sea anfipática, que tiene propiedades hidrófilas e hidrófoba con respecto a que tengan grupos polares las colas, no tienen cargas por eso no tienen capacidad de asociarse con el agua. Mientras que las cabezas hidrofílicas tienen grupos cargados por lo que pueden interactuar con el agua. Colas (apolares) cabeza (polar). Van a haber proteínas y glicolípidos insertos en la bicapa lipídica. Es lo que le permite a la membrana, tener una organización dinámica. Dentro de los lípidos que van a formar parte de esta membrana, los más abundantes son: los fosfolípidos.

Composición química de la membrana corresponde a (aprox) lípidos 40%, proteínas 50% y glúcidos 10%.

Todas las membranas están rodeadas por ambos lados por un medio acuoso. El lado extracelular hay agua y al lado intracelular hay citoplasma, el citoplasma es un componente viscoso y acuoso. Esto le permite tener estas propiedades anfipáticas. Permite al tener agua por ambos lados, permiten que los lípidos se fugen de la membrana (quedan como encerrados y no se sueltan ni hacia el medio intracelular, ni el extracelular) Esta característica de fluidez de la membrana se refiere a que tienen la capacidad de desplazarse dentro de la membrana de forma libre. Ellos pueden intercambiar posiciones. Dentro de esta fluidez, se describen 4 tipos de movimiento que pueden realizar los fosfolípidos presentes en la bicapa. Estos movimientos permiten la fluidez de la membrana, también los

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR estímulos de tipo térmicos (cambios de temperatura) van a determinar que se produzcan estos tipos de movimiento. A) Difusión lateral: un fosfolípido se intercambia con otro fosfolípido que está situado en la misma monocapa, desplazándose de forma lateral. (En este caso, se desplaza hacia la derecha)

B) Rotación: en su mismo eje, este fosfolípido puede girar sin desplazarse del sitio. Gira en 360° grados.

C) Flexión: los fosfolípidos pueden aumentar o disminuir su grado de separación de sus colas. (pueden abrir o cerras sus colas hidrofóbicas. Permite que las proteínas que estén insertas en las membranas puedan interactuar, también si una célula sufre mitosis permite que la membrana y el material genético se distribuya de forma equitativa.

D) Flip-flop: movimiento que involucra ambas bicapas, consiste en que un fosfolípido de una bicapa se va a desplazar de forma vertical y va a ocupar su lugar, pero en la otra capa. (Es muy poco frecuente)

Ácidos grasos, saturados e insaturados y colesterol en la membrana.

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Lípidos de membrana.     

Fosfatidilcoina. Fosfatidiletanolamina. Fosfatifilserina. Enfingomielina. Fosfatidilinositol.

Las colas hidrofóbicas afectan el grosor de la membrana.

El colesterol afecta la fluidez de la membrana.

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Composición lipídica aproximada en diferentes membranas celulares.

Se pueden encontrar distintos tipos de lípidos organizados de manera asimétrica en la bicapa lipídica.

No todos los fosfolípidos tienen que ser iguales, también pueden ser distintos. (Forma asimétrica, se refiere a que su aspecto exterior es distinto a su aspecto interior.) No es necesario tener la misma conformación en ambas capas, es válido para la membrana externa de la célula y también para las membranas que rodean las células. Además de estos distintos fosfolípidos, pueden tener distintas proteínas y también distintos glicolípidos. Se asocian generalmente los glicolípidos hacia el espacio extracelular. Puede haber un lípido unido a cadena sácaridas.

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Estas membranas celulares tienen ancladas a ellas proteínas (proteínas de membrana), estas proteínas de membrana se pueden asociar a la bicapa de distintas formas: a) Transmembrana. Esto significa que estas proteínas atraviesan completamente la membrana. Están en su forma de alfa hélice (estructura segundaria de las proteínas) o también en forma de lámina beta plegada.

Alfa hélice.

Lámina beta plegada.

b) Asociadas con la monocapa. (Asociadas a una sola capa, la interior o intracelular) Esto significa que hay una estructura de alfa hélice, pero ella se va a anclar solamente en la parte interior de la bicapa lipídica y el resto de la proteína va a quedar hacia el citosol.

c) Unidas a lípidos. Esto significa que existen un lípido, la proteína se va a anclar a este lípido. La proteína va a quedar hacia el espacio extracelular o pueden quedar también unidas hacia el espacio intracelular. (Solo se unen al lípido)

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR d) Adheridas a proteínas. Esto significa que hay una proteína unida a otra transmembrana. (Unión indirecta)

Podemos clasificar a estas proteínas que están insertas en la membrana en tres tipos: a) Proteínas integrales. Son proteínas transmembranosas (vale decir que se insertan a través de la bicapa) en este caso, cruzan totalmente la bicapa y van a tener dominios que sobresalen hacia el medio intracelular y al medio extracelular.

b) Proteínas periféricas. Están totalmente por fuera de la bicapa, puede ser en el lado intracelular o el lado extracelular. Se unen mediante enlaces no covalentes con los grupos cabeza polares de la bicapa o una proteína integral de la membrana.

C) Proteínas fijadas con lípidos. Se localizan fuera de la bicapa de lípidos. En el medio extracelular o en medio intracelular, pero tienen enlaces covalentes cuando se unen a moléculas del medio intracelular (interior de la bicapa) cuando es a la cabeza es por un enlace no covalente (medio extracelular.)

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Algunos ejemplos de proteínas de la membrana plasmática y sus funciones.

Glúcidos en la membrana. Hay glúcidos en un porcentaje menor que lípidos (aproximadamente 10%). Forman una cubierta (glicocálix) (que cubre la membrana celular) por fuera de las membranas celulares, lo que constituye el carné de identidad de las células y se le atribuyen funciones fundamentales:

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR A las proteínas están unidades de azúcar (representado en cada hexágono, un monosacárido) siempre hay proteínas, pero siempre difiere la cantidad de monosacáridos que hay presente en la unidad de azúcar (glúcido) los glúcidos de membrana se ubican en el medio intracelular. Glucoproteínas: es una proteína a la cual se unen oligosacáridos. Proteoglucano: es una proteína a la cual están unidos polisacáridos.

¿Qué función tiene la glicocálix? -

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Proteger la superficie celular de distintas agresiones mecánicas o químicas. Procesos de reconocimiento celular (reconocimiento de algunos microrganismos, por ej: virus, hay algunos virus que tienen la capacidad de unirse a estos glúcidos anclados en la membrana) y adhesión celular. Estos glúcidos son los que nos permiten distinguir los distintos grupos sanguíneos. (Sistema ABO) (Los eritrocitos, tienen anclados a su membrana celular distintos glúcidos, esto nos permite identificar si somos del grupo a, b, 0, ab) En algunas células, determinadas glicoproteínas de la glicocálix tienen propiedades enzimáticas.

Existe dentro de la membrana, los dominios de membrana. Estos fosfolípidos que constituyen la bicapa lipídica tienen la capacidad de desplazarse y moverse dentro de la bicapa. Las células tienen 3 regiones: membrana plasmática apical (que da hacia el lumen) membrana plasmática lateral (que están en continuidad con otras células) y membrana plasmática basal (que es la que está hacia el lado contrato del lumen y unida a la lámina basal)

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Estas células pueden confinar a las proteínas en zonas localizadas de la bicapa. Por ejemplo, la proteína A la confinó a la región apical porque está proteína va a tener una función relacionada con el lumen que probablemente si está en la región lateral o basal, no servirá. Las proteínas al igual que los fosfolípidos, se pueden desplazar dentro de las bicapas. Las proteínas pueden estar ancladas a lo que se conoce como la corteza celular. La corteza celular es una estructura interna de la membrana celular, generalmente inmóvil. Se ubica hacia el interior de la célula, está compuesta por distintos componentes. Se define como una capa protectora interna de la membrana.

(A) Las proteínas que están en las membranas celulares, estas proteínas se pueden unir a esta corteza (representada por rojo)

(B) Son proteínas unidas en el exterior de la célula (las verdes son las proteínas, pueden estar ancladas a componentes internos de la célula como corteza o ancladas componentes externos a la matriz extracelular (línea amarilla)

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(C) Las proteínas se unen a la superficie de otra célula. Se van a unir entre ella en sus regiones laterales.

(D) Se pueden formar barreras de difusión representadas por líneas negras. Tiene relación a este dominio de membrana que es esta confinación de proteínas a regiones determinadas de la célula.

Subdominios de membrana. Son las conocidas balsas lipídicas (lipid-raft) son un subdominio o un micro dominio de la membrana plasmática que tiene la particularidad que la fluidez es mucho menor que la fluidez del resto de la membrana. Componentes de la balsa lipídica que le otorgan menor fluidez, en primer lugar, tienen colesterol que se ubica entre medio de los fosfolípidos (a mayor presencia de colesterol, menor fluidez)

DBIO1069 TEO 15476 BIOLOGÍA CELULAR tienen muchos ácidos grasos saturados. La presencia de proteínas de membrana también contribuye a la disminución de la fluidez.

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Transporte a través de membranas. Las membranas celulares tienen una permeabilidad selectiva (permite el paso de ciertas moléculas). La permeabilidad selectiva de la membrana plasmática permite que la célula mantenga un ambiente interno constante. Si ellas no tuvieran permeabilidad selectiva y permitieran el paso de todo tipo de moléculas, se vería afectada la homeostasis interna y dado a esto, no podrían vivir. Las celulas para que puedan vivir y crecer necesita realizar este intercambio de moléculas con el medio circundante, ellas no pueden vivir aisladas del medio extracelular. Debido a que hay nutrientes que ellas necesitan que se encuentran en el medio extracelular y ellas no pueden generar estos nutrientes por si mismas. También las celulas producen productos de desechos en el medio intracelular que van a tener que ser eliminados del interior de la célula hacia el medio extracelular.

Moléculas pequeñas hidrófobas. Ellas si van a lograr atravesar la membrana. Al tener características hidrófobas, esto les permite atravesar con facilidad la membrana plasmática.

El H20 logra pasar la membrana pero no con tanta facilidad. (Es una molécula pequeña, polar y no está cargada.

(APOLAR)

Son moléculas MEDIANAS la Urea y el Glicerol, no logran pasar la membrana a pesar de ser polares y no estar cargadas, son de mayor tamaño que el H20. Y debido a este tamaño, no

Cuando una molécula es pequeña y polar, no cargadas. Atraviesan la membrana, pero no con tanta facilidad.

Cuando una molécula es grande, polar y no está...