TEMARIO

ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LA MEMBRANA.

MODELO DE MEMBRANA.

La membrana plasmática representa el componente básico estructural de todos los sistemas biológicos ya que participan en el intercambio de sustancias así como en los procesos metabólicos. Está compuesta principalmente por lípidos, los cuales debido a sus propiedades termodinámicas crean una bicapa que actúa como una coraza alrededor de la célula, dichos lípidos inducen cambios en las proteínas lo que regulan los procesos que llevan a cabo la célula.

El modelo propuesto para describir la tanto la estructura como la interacción de la membrana plasmática es el modelo de mosaico fluido, el cual se caracteriza por una bicapa de fosfolípidos con un gran número de moléculas dispersas, dentro de las que se encuentran las proteínas, carbohidratos (glicoproteínas), glicolípidos y esteroles los cuales se encuentran en un arreglo de mosaico.

ORGANIZACIÓN MOLECULAR DE LA MEMBRANA.

MODELO DE MEMBRANA.

La membrana plasmática representa el componente básico estructural de todos los sistemas biológicos ya que participan en el intercambio de sustancias así como en los procesos metabólicos. Está compuesta principalmente por lípidos, los cuales debido a sus propiedades termodinámicas crean una bicapa que actúa como una coraza alrededor de la célula, dichos lípidos inducen cambios en las proteínas lo que regulan los procesos que llevan a cabo la célula.

El modelo propuesto para describir la tanto la estructura como la interacción de la membrana plasmática es el modelo de mosaico fluido, el cual se caracteriza por una bicapa de fosfolípidos con un gran número de moléculas dispersas, dentro de las que se encuentran las proteínas, carbohidratos (glicoproteínas), glicolípidos y esteroles los cuales se encuentran en un arreglo de mosaico.

LÍPIDOS Y FLUIDEZ DE LA MEMBRANA.

El estrés ya sea debido a la temperatura o a la ósmosis, lo que causan alteraciones en las propiedades físicas de los lípidos en la membrana de las células, parece ser que las alteraciones provocadas por el estrés son percibidas por proteínas receptoras que se encuentran incrustadas en la membrana.

Se ha demostrado la influencia del estrés sobre la fluidez de la membrana  mediante experimentos que determinan la anisotropía (carencia de organización interna) de la membrana, lo anterior  mediante la polimerización de un compuesto fluorescente denominado 1,6-difenil-1,3,5-hexatreina (DPH), ya que dicho compuesto se incorpora a la membrana de manera paralela a las cadenas acil de los lípidos de la membrana y la fluorescencia de DPH es débilmente despolarizado cuando interactúa de manera estable con membranas rígidas.

Se ha estudiado el efecto de la temperatura mediante varios experimentos utilizando DPH,  los cuales demuestras que a menor temperatura se presenta un fenómeno de rigidez en la membrana, mientras que a mayor temperatura hay un efecto de fluidez en la membrana.

Los efectos de la osmolaridad también se pueden determinar mediante el DPH, demostrándose que al someter a las células a un ambiente hipertónico se provoca un efecto hiperosmótico que causa un efecto de rigidez. Cabe mencionar que no se ha estudiado a fondo que provoca someter a un ambiente hipotónico a las células, es decir, no se sabe con certeza que provoca un efecto hipo-osmótico, pero se sugiere que puede causa una mayor fluidez en las membranas, igualmente se dice que los alcoholes alifáticos así como la cantidad de ácidos grasos insaturados causan igualmente una fluidez en la membrana.

PROTEÍNAS DE MEMBRANA.

Las proteínas de membrana desempeñan varias funciones, algunas de estas proteínas se encuentran embebidas en las capas de fofolípidos, otras se desplazan a través de las capas y algunas más se asocian a moléculas de carbohidratos formando las glicoproteínas.

-       Proteínas de Adhesión: forman uniones muy estrechas lo que permite que las células se adhieran una a la otra, algunas se enlazan al citoesqueleto o a la matriz extracelular para  mantener la forma celular.

-       Proteínas de Comunicación: responsables de las uniones gap que permiten la comunicación celular.

-       Proteínas Receptoras: funcionan como sitios de enlace o que responden o activan bajo la acción de diferentes estímulos por ejemplo las hormonas u otros mensajeros celulares, una vez que los receptores se activan desencadenan diversas rutas de transducción para tener ciertas respuestas celulares.

-       Proteínas de Transporte: funcionan como acarreadores las cuales mueven sustancias a través de la membrana o en su defecto forman canales con la bicapa lipídica.

-       Proteínas de Reconocimiento: dentro de ellas se encuentran las glicoproteínas y algunos glicolípidos, los cuales funcionan como receptor para un reconocimiento celular e identificación.

ASIMETRÍA DEL PLASMALEMA.

Es una barrera dinámica, flexible y asimétrica de 8-10 nm que limita del interior al exterior de la propia célula. Las dos monocapas que componen la membrana celular presentan una composición y estructura diferentes.  Lo carbohidratos, por ejemplo, se encuentran situados exclusivamente en la monocapa extracelular. La asimetría de la bicapa se debe a los diferentes

requerimientos de la célula.

MOVILIDAD DE LOS COMPONENTES DE LA MEMBRANA.

Los principales procesos dinámicos que ocurren en una membrana biológica se definen a continuación:

-       Rotación de los enlaces de carbono: Movimiento de rotación alrededor de las uniones C-C a lo largo de las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos.

B-       Flexibilidad de la cadena hidrocarbonada: Las cadenas hidrocarbonadas de ácido graso presentan un alto grado de movilidad, sobretodo en el caso de cadenas que presenten dobles enlaces en su estructura.

Difusión rotacional: Movimiento de rotación de las moléculas de la membrana alrededor de sí mismas (A). La difusión rotacional puede darse de dos formas, mediante rotación alrededor de un eje móvil (B), que también presenta rotación o alrededor de un eje fijo (C).

-       Difusión lateral: Movimiento translacional a lo largo de la superficie de la bicapa. Este movimiento puede ocurrir con idéntica probabilidad en todas direcciones de forma completamente aleatoria. La difusión lateral depende del grado de rigidez de la membrana.

-       Fluctuaciones: Movimientos de la bicapa similares a ondulaciones de la misma. Las fluctuaciones de las membranas suelen presentarse en las proximidades de la fase de transición de los lípidos que constituyen la bicapa.

-       Difusión transmembrana: La difusión transmembrana o flip-flop es un movimiento de translocación de una molécula (generalmente de lípido) de una mitad a otra de la bicapa.

Transporte de moléculas a través de la membrana.

La principal función que debe de lleva a cabo la célula es el transporte a través de la membrana que es la manera en como se exporta o importa los elementos necesarios para el correcto funcionamiento celular. Dentro de los principales tipos de transporte se encuentra:

El transporte pasivo el cual se caracteriza por que se mueven los sustratos a través de la membrana sin gastar energía ya que se lleva cabo conforme a un gradiente de concentración. Existen dos tipos de transporte pasivo:

-       Difusión Simple. La cual no requiere de energía se da de manera lenta y no cubre mucha distancia, y se agiliza al haber un incremento en la temperatura, aunque cabe mencionar que se agiliza al aumentar la temperatura.

-       Difusión Facilitada. Se realiza el transporte de sustrato con la ayuda de proteínas transportadoras, las cuales se enlazan temporalmente a la molécula a transportar para que se pueda mover a través de la membrana, este proceso no requiere energía.

Transporte Activo.

Este tipo de transporte requiere de energía puesto que la proteína acarreadora cuenta con dos sitios activos, uno de ellos lo emplea para identificar la sustancia a transportar y la otra es para proveer el ATP necesario para poder llevar a cabo este tipo de transporte.

Se da cuando la célula debe transportar sustancias disueltas a través de su membrana desde regiones de menor concentración a otras de mayor concentración, o inclusive también cuando  una partícula va de punto bajo a la alta concentración, cuando las partículas necesitan la ayuda que entra en la membrana porque son selectivamente impermeables, y cuando las partículas muy grandes incorporan y salen de la célula.

Dentro de este tipo de transporte se puede distinguir tres subtipos:

§  Uniport: son proteínas que transportan una molécula en un solo sentido a través de la membrana.

§  Antiport: incluyen proteínas que transportan una sustancia en un sentido mientras que simultáneamente transportan otra en sentido opuesto.

§  Simport: son proteínas que transportan una sustancia junto con otra, frecuentemente un protón (H⁺).

UNIONES CELULARES.

Aunque las uniones celulares son especialmente abundantes e importantes en el tejido epitelial, también se encuentran en regiones de contacto célula-célula y célula-matriz de todos los tejidos. Las uniones celulares pueden clasificarse en tres grupos funcionales:

-       Desmosomas: que se caracterizan por ser contactos intercelulares puntiformes que mantiene unidas a las células. en el interior actúan como sitios de anclaje para los filamentos intermedios en forma de cuerda, los cuales forman una red estructural en el citoplasma proporcionando una cierta rigidez. El tipo específico de filamentos intermedios anclados a los desmosomas depende del tipo celular, siendo la queratina en las células epiteliales y desmina en fibras musculares cardiacas.

-       Uniones Estrechas: se denominan hemidesmosomas, y son morfológicamente semejantes a los desmosomas solo que unen el dominio  basal de las células y la lámina basal.

-       Uniones Comunicantes: también denominadas uniones tipo gap, median la comunicación intracelular al permitir el paso de iones inorgánicos y otras pequeñas moléculas  hidrosolubles entre los respectivos citoplasmas, acoplando las células tanto eléctrica como metabólicamente.