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Membrana Celular
- Membrana Celular....................................................................................................................
- Membrana Celular y Modelo de Mosaico Fluido 🔗............................................
- ¿Qué es la membrana celular?..........................................................................................
- Modelo de Mosaico Fluido (Singer y Nicolson, 1972)........................................................
- Componentes de la Membrana Celular...................................................................................
- LÍPIDOS DE MEMBRANA.......................................................................................................
- Fosfolípidos: la base estructural.........................................................................................
- 2 ⃣ Colesterol: regulador de la fluidez 🛡.......................................................................
- 3 ⃣ Proteínas de Membrana: funciones específicas 🏋..................................................
- 4 ⃣ Carbohidratos: marcadores de identidad celular 🍬.................................................
- 🚀 Propiedades y Funciones de la Membrana Celular......................................................
- 🔄 Fluidez de la Membrana: Factores Claves...................................................................
- 📊 Resumen de los Componentes de la Membrana.........................................................
- 💡 Conclusión..............................................................................................................
Membrana Celular
Esencial para la vida celular
- Encierra a la célula
- Define sus límites
- Comunicación
- Mantiene diferencias fundamentales entre citosol y ambiente extracelular
- Entre citosol y ambiente interior de organelas membranosas.
Membrana Celular y Modelo de Mosaico Fluido 🔗
¿Qué es la membrana celular?
La membrana plasmática es una estructura flexible y semipermeable que rodea la célula, regulando la entrada y salida de sustancias. Su modelo actual, el mosaico fluido, describe cómo sus componentes están organizados y en constante movimiento.
Modelo de Mosaico Fluido (Singer y
Nicolson, 1972)
● La membrana está formada por una bicapa de fosfolípidos con proteínas, colesterol y carbohidratos incrustados.
● Es un "mosaico" porque contiene diversos componentes y es "fluido" porque los lípidos y proteínas pueden moverse lateralmente.
Componentes de la Membrana Celular
Estructura de la Membrana Plasmática
Espesor de 5 a 10 μm, similar
en células procariotas y eucariotas.
1 μm = 0.000000001 m = 10-9 m
● Movilidad de proteínas ● Difusión de lípidos y proteínas ● Fusión de membranas ● Señalización celular
Factores que influyen:
- Ácidos grasos :
○ Saturados : ↓ Fluidez (más rígida) (se empaquetan más). ○ Insaturados (cis) : ↑ Fluidez (más flexible) (generan "curvas" que impiden empaquetamiento). ○
- Colesterol: regulador de la fluidez ○ Lípido presente en células animales, ubicado entre los fosfolípidos. ○ Función principal: mantiene la estabilidad y fluidez de la membrana. i. ↓ Temperatura: aumenta fluidez, evita la compactación excesiva. ii. ↑ Temperatura: reduce fluidez. ○ Actúa como un amortiguador térmico. ○ Impide la cristalización de las colas lipídicas. ○ Evita transiciones de fase abruptas. ○ Disminuye la permeabilidad. ○
- Temperatura de transición : ● Punto donde la bicapa pasa de estado gel a estado fluido. ● La insaturación ayuda a mantener el estado fluido a temperatura corporal.
Movimientos de los fosfolípidos
- Lateral : desplazamiento dentro de la misma monocapa (1x10-6 seg) (frecuente).
- Rotación : giro sobre su eje.
- Flexión : movimiento de las colas acil (muy rápido).
- Flip-flop : de una monocapa a otra (muy raro, requiere enzimas) (1x10-5 seg).
- Flipasas : Translocadores que catalizan el "flip-flop", esenciales en RE liso y Golgi para mantener la asimetría.
Proteínas de membrana
● Según el tipo de célula y organela, una membrana puede contener desde 12 a más de 50 proteínas diferentes. ● No están dispuestas al azar. ● Se localizan y orientan en posiciones particulares respecto a la bicapa.
Según su ubicación:
- Integrales o intrínsecas :
○ Atraviesan la bicapa. ○ Pueden tener dominios transmembrana (como hélices alfa). ○ Ej.: canales, bombas, receptores.
- Periféricas o extrínsecas :
○ Unidas a las cabezas polares de lípidos o a proteínas integrales mediante enlaces no covalentes.
- Ancladas a lípidos :
○ Unidas covalentemente a un lípido. ○ Ejemplo clásico: Proteínas G.
Funciones:
● Transporte de sustancias. ● Enzimas (actividad catalítica). ● Transducción de señales. ● Receptores hormonales o inmunológicos. ● Uniones celulares y anclaje al citoesqueleto. ● Síntesis de ATP (ATP sintasa). ● Reconocimiento celular.
🔹 Aproximadamente el 30 % del genoma codifica proteínas de membrana.
Estructura de proteínas
- Primaria : secuencia de aminoácidos.
- Secundaria : hélice ⍺ y lámina β.
- Terciaria : estructura tridimensional.
- Cuaternaria : interacción de subunidades.
Las hélices alfa constituyen dominios transmembrana
Las hélices alfa son estructuras en espiral
que atraviesan la membrana celular,
formadas por aminoácidos hidrofóbicos.
Ayudan a fijar proteínas, transportar
moléculas y transmitir señales vitales para
la célula.
○ Iones
● Las moléculas biológicas grandes y polares no se difunden fácilmente a través de la membrana y requieren transportadores específicos.
Permeabilidad selectiva
● Permite el paso selectivo de sustancias esenciales (glucosa, aminoácidos y lípidos) entren a la célula con facilidad. ● Los intermediarios metabólicos permanezcan en la célula. ● Los compuestos de desecho la abandonen ● Impermeable a moléculas hidrosolubles grandes o cargadas (glucosa, iones). ● Permite el paso de:
○ Gases (O₂, CO₂, N₂) ○ Moléculas hidrofóbicas pequeñas ○ Algunas polares no cargadas (H₂O, etanol)
Transporte celular
1. Transporte pasivo (sin gasto de ATP) (también llamado difusión)
(No requiere ATP – a favor del gradiente)
Tipos de transporte: ósmosis, difusión simple y difusión facilitada.
● Difusión simple :
○ Muy pocas son las moléculas que ingresan o salen de las células, sin la ayuda de proteínas transportadoras. ○ No se consume energía metabólica porque el movimiento es a favor del gradiente de concentración. ○ Es un proceso no selectivo. ○ Sin proteínas transportadoras. ○ Pequeñas moléculas hidrofóbicas: ■ Ej.: O₂, CO₂, N₂, benceno
Componente Ubicación Función
Fosfolípidos Bicapa lipídica Barrera selectiva, flexibilidad
Colesterol Entre los fosfolípidos Regula fluidez
Proteínas Integrales Atraviesan la bicapa Transporte, comunicación
Proteínas Periféricas Superficie interna/externa Soporte, señalización
Carbohidratos Unidos a proteínas/lípidos Reconocimiento celular
○ Pequeñas moléculas polares no cargadas: ■ Ej.: H₂O, etanol, glicerol
● Difusión facilitada :
○ Es un proceso selectivo. ○ La dirección del transporte es a favor de la gradiente electroquímica ○ Proteínas de transporte específico: ■ Transportadores (carriers): transporte facilitado. ■ Canales iónicos: a favor de la gradiente electroquímica. ■ Bombas iónicas: en contra de la gradiente electroquímica. ○ Usa proteínas transportadoras asociadas con la bicapa:
■ Carriers ■ Canales iónicos (ion selectivos) ■ Acuaporinas (agua)
- Proteínas Transportadoras (Carriers)
● Se unen a una molécula específica (ej. azúcares, aminoácidos, nucleósidos). ● Cambio conformacional permite el paso de la molécula al otro lado. ● No requiere ATP (energía). ● Transporte más lento comparado con los canales iónicos. ● Específico para cada tipo de molécula.
Ejemplo: glucosa transportada por GLUT1.
- Proteínas Canal
● Forman poros transmembrana que permiten el paso libre de moléculas pequeñas y cargadas. ● No utilizan ATP. ● Transporte más rápido que los carriers. ● Se saturan (hay límite de velocidad).
Tipos:
● Canales iónicos ● Acuaporinas (agua) ● Porinas (moléculas pequeñas en bacterias y mitocondrias)
2.1 Canales Iónicos (subtipo de proteínas canal)
Características:
● Proteínas transmembrana específicas para cada ión. ● Altamente selectivos por carga y tamaño del ión.
● ATPasa Na⁺/K⁺
○ Ubicación: membrana celular ○ Expulsa 3 Na⁺ y entra 2 K⁺ por cada ATP.
● ATPasa Ca²⁺
○ Ubicación:
■ Membrana del retículo sarcoplasmático ■ Retículo endoplasmático liso ■ Membrana celular
○ Mantiene bajos niveles de calcio en el citoplasma.
● ATPasa H⁺
○ Ubicación: lisosomas, endosomas, vacuolas vegetales ○ Acidifica compartimientos celulares.
- Endocitosis
➡ Entrada de sustancias a la célula mediante vesículas. ➡ Requiere ATP y citoesqueleto.
Tipos:
● Fagocitosis
○ Engulle partículas grandes (bacterias, restos celulares). ○ Los pseudópodos rodean la partícula y sus membranas se funden para formar una vesícula intracelular (> 0,25 m de diámetro) llamada fagosoma ○ Se forman pseudópodos → fagosoma → se fusiona con lisosoma (fagolisosoma). ○ Especializado en células fagocíticas.
● Pinocitosis
○ Ingreso de líquidos extracelulares. ○ Se forman proyecciones de membrana ("rizos") incorporando un volumen de líquido extracelular ○ Común en células eucariotas. ○ Se fusiona con la membrana celular.
● Endocitosis mediada por receptor
○ Mecanismo selectivo de entrada de macromoléculas a la célula. ○ Receptores específicos reconocen macromoléculas.
○ Los receptores se concentran en zonas especiales con ayuda del citoesqueleto.
○ Formación de hoyos cubiertos de clatrina → vesícula → endosoma temprano → lisosoma o reciclaje de receptores.
Proceso:
- Unión de la macromolécula a su receptor específico en la membrana.
- Formación de hoyos cubiertos de clatrina por invaginación de la membrana.
- Se genera una vesícula revestida de clatrina con el receptor y la molécula unida.
- La vesícula se fusiona con un endosoma temprano.
- El contenido se distribuye:
○ Hacia los lisosomas para su degradación, o ○ Los receptores son reciclados a la membrana plasmática.
- Exocitosis
➡ Salida de sustancias de la célula. ➡ Vesículas se fusionan con la membrana plasmática. ➡ Se libera el contenido al medio extracelular. ➡ Participa el citoesqueleto y se requiere ATP. ➡ También se añade membrana al plasmalema.
- Transcitosis
➡ Transporte de una molécula a través de toda la célula. ➡ Entra por endocitosis → atraviesa la célula → sale por exocitosis. ➡ No sufre modificaciones importantes.
