Este documento describe la estructura y función de la membrana celular. La membrana está compuesta principalmente de lípidos, proteínas y glúcidos. Los lípidos forman una bicapa que delimita la célula y permite el intercambio selectivo de sustancias. Las proteínas tienen diversas funciones como el transporte, la comunicación celular y la adherencia. Los glúcidos forman el glucocáliz que protege la célula y media en el reconocimiento entre células. La membrana es fluida y asimétrica, y

1. UNIVERSIDAD DE CUENCADepartamento de educación continuaSeminario – Taller herramientas informáticas para la docencia e investigaciónCLASE VIRTUALMEMBRANA CELULARLCDO. MAURICIO BACULIMA

2. MEMBRANA CELULAR O PLASMÁTICALas células están separadas del ambiente externo por una estructura denominada MEMBRANA PLASMÁTICA.

3. La membrana es sumamente delgada (5 a 10 nm de espesor)

4. Su estructura es posible estudiarla mediante el microscopio electrónico (1950).

5. No es una pared rígida o cubierta inerte Todas las membranas de la célula poseen una misma estructura, pero su composición química va a variar de manera considerable.

6. Tiene una estructura de tres capas compuestas por dos capas de color obscuro orientadas hacia afuera y en medio una capa de color claro

7. Es la estructura que delimita a la célula (constante).En el inicio de la vida, permitió justamente el delimitar un espacio interno y por tanto de los seres vivos. Permite mantener una composición diferente entre la célula y el medio que le rodea.

8. FUNCIONES:Límite.Intercambio de substancias (barrera selectiva-permeable).Comunicación entre las células.Reconocimiento celular e interacción, (receptora de sustancias)Contacto entre las células, adherirse cuando es apropiado e intercambiar materiales e información.Recepción de mensajes (inmunoreacción)

9. ESTRUCTURA

10. “El método de congelamiento utilizado en microscopia electrónica hizo posible el estudio morfológico del interior de la membrana”El verdadero núcleo de la membrana consiste en una vaina de fosfolípidos, una delgada capa bimolecular (bicapa de lípidos).Impide movimientos desordenados de materiales hidrosolubles hacía adentro y fuera de la célula.Las proteínas , efectúan la mayor parte de las funciones específicas (selección previa).

12. COMPOSICION DE LA MEMBRANAComposición química de la membrana:Proteínas 50% Lípidos 40%, Glúcidos 10%. Todas las membranas tienen está composición, las proporciones de cada una de ellos varia de un tipo celular a otro. Singer y Nicholson (1972) proponen el llamado modelo del “mosaico fluido”

14. En la membrana interna de las mitocondrias, la relación proteína/lípidos es muy alta en comparación con las membranas de la vaina de mielina que rodean una célula nerviosa.La membrana interna de las mitocondrias contiene proteínas transportadoras de la cadena de transporte de los electrones La mejor manera de describir a la vaina de mielina es como un aislante eléctrico realizada por una gruesa capa de lípidos

16. MOSAICO FLUIDODesde hace mas de 50 años se sabe que la membrana está compuesta principalmente por lípidos y proteínas.Las proteínas del mosaico fluido se presentan como un mosaico de partículas discontinuas.La membrana no es rígida (fluido), tanto los lípidos y proteínas tienen notable libertad de movimientos laterales.La membrana es asimétrica, las dos mitades no son iguales (cara interna y externa).

18. Lípidos de la membranaContiene varios tipos de lípidos, todos anfipáticos.La mayor parte de los lípidos contiene un grupo fosfato excepto colesterol y glucolípidos.Los principales lípidos son :FosfolípidosFosglicéridosEsfingolípidosColesterol

19. FOSFOLÍPIDOS:Poseen un esqueleto glicerol (fosfoglicéridos), los glicéridos de la membrana son diglicéridos.Los diglicéridos de la membrana contiene un grupo adicional unido al fosfato :Colina – fosfatidilcolinaEtanolamina – fosfatidiletanolaminaSerina – fosfatidilserinaInositol – fosfatidilinositolConstituyen mas de la mitad de los lípidos en la mayoría de las membranas

21. Un tipo menos abundante de lípidos son los esfingolípidos:Derivan de esfingosina(Ác. Graso)Alcohol aminadoLarga cadena de hidrocarburoCERAMIDO

22. Los diglicéridos de la membrana se une, Hidrato de carbono, (glucolípido):Azúcar simple - cerebrósidoOligosacárido - gangliósidoTambién son anfipáticas y con estructura total básicamente similar a la de fosfoglicéridos.

24. Movimiento de los fosfolípidos:FLIP-FLOP: pueden saltar de una monocapa a la otra, pero se produce poco porque requiere gran gasto de energía. DIFUSIÓN LATERAL: cambian de lugar con fosfolípidos vecinos, dentro de la misma monocapa. Esto da lugar a la difusión lateral.ROTACIÓN: giran sobre su eje longitudinal con rapidez. FLEXIÓN: Separación y aproximación de los extremos de las colas, por flexión de las cadenas carbonadas de los ácidos grasos.

25. COLESTEROLCiertas células animales pueden tener hasta 50% .Es mas pequeño que otros lípidos y menos anfipático.La mol. del colesterol se orienta con sus grupos OH (hidrófilos) hacia la superficie .Su extremo hidrófobo integrado a la bicapa de lípidos.La mayor parte de los vegetales y de todas las células bacterianas carecen de colesterol

26. COLESTEROL EN LA MEMBRANALa colocación de las mol. De colesterol impide el apretado empacamiento de los fosfolípidos, que tiende a incrementar la fluidez de la bicapa.

27. El anillo esteroide interactúa con la cadena inicial de los ac. grasos, a los que inmoviliza parcialmente.Produce dos efectos:Incrementa la impermeabilidad de la bicapa a mol. HidrofílicasDecrece la flexibilidad y la fluidez de la membrana a 37°C.El colesterol:Aumenta la impermeabilidad de la capa lipídica al aumentar la temperatura. Esto hace a la membrana menos deformable y menos fluida, es decir, la estabiliza. Mantiene la fluidez ante la disminución de la temperatura ,previene el compactamiento de las cadenas hidrocarbonadas, ya que evita que las colas se junten y se “cristalicen” (adopten una estructura muy compacta).

28. Tienen un importante papel en la regulación de las propiedades físico-químicas de la membrana biológicas regulando su resistencia y fluidez

29. PROTEÍNAS DE LA MEMBRANASon el componente funcional fundamental de las membranas biológicas.No sólo son de estructura, sino también en su permeabilidad (canales o transportadores).No se disponen al azar, sino cada una se localiza y orienta en una posición particular.Se sitúan asimétricamente.

30. Las proteínas de la membrana se pueden agrupar en tres tipos distintos según la intimidad con la bicapa lipídica:Proteínas integrales o intrínsecasProteínas periféricas o extrínsecas Proteínas ancladas a lípidos

31. Clases de proteínas: Proteínas transmembrana (1 y 2) no transmembrana (3), membrana expuestas en la superficie celular externa (4), interacciones no covalentes con otras proteínas de membrana (5 y 6).

32. Proteínas integrales , intrínsecas o transmembranaSon anfipáticas. En su mayoría son transmembranosas (glucoproteínas).Las proteínas integrales (70%)de la membrana contienen residuos no polares en gran parte de su superficie expuesta.a. una hélice alfa y b. una estructura globular terciaria

33. Proteínas integrales , intrínsecas o transmembranaLas regiones no polares se integran al interior de la bicapa de lípidos El resto de una proteína integral se compone de aa iónicos y no polares integrados a la bicapa.Formando un canal acuoso a través de la misma.a. una hélice alfa y b. una estructura globular terciaria

34. Las proteínas integrales no están fijas, más bien deben tener la capacidad para desplazarse lateralmente.Existen proteínas transmembranosas de paso único y de paso múltiple

35. Las partes de estas proteínas que atraviesan la membrana son regiones alfa-helicoidales (20 a 25 aa no polares)

36. Otra estructura proteica conocida que atraviesa bicapas lipídicas es el barril-beta , formada por el plegamiento de láminas-BProteínas periféricas o extrínsecas Se unen a la membrana mediante débiles enlaces electroestáticos, (porciones hidrófilas, proteínas integrales).Forman una red fibrilar que actúan como esqueleto flexible (cambios morfológicos, fijar proteínas integrales). Otras funcionan como enzimas o factores transmisores de señales.

38. Proteínas de membrana ancladas a lípidosExisten dos tipos :Según los tipos de anclaje al lípido.En la cara externa de la membrana se enlazan mediante un oligosacárido corto unido a una mol de glucofosfatidilinositol

39. La superficie de la membrana sobre la cual están expuestos.Presentes en el lado citoplasmático , anclados a la membrana mediante largas cadenas de hidrocarburos (hoja interna de la bicapa)

40. Lípidos y proteínas de la membrana

41. Glúcidos de la membranaSe representan en forma de oligosacáridos o menos frecuente monosacáridos.Unidos en forma covalente a lípidos-glucolípidos y proteínas-glucoproteínas.Otros componentes glucídicos de las membranas celulares son los glucosaminoglucanos (GAGs) unidos a proteínas (proteoglucanos).

42. Los glúcidos se ubican casi en forma exclusiva en la hoja superficial de la membrana plasmática

43. Se piensa que los H de C ramificados participan en la mediación de interacciones celulares. Todavía no se comprende bien las funciones de los glucolípidos de la membrana:Los glucolípidos de la membrana plasmática de eritrocitos determinan el grupo sanguíneo Participan en reacciones inmunitariasActúan como receptores de membrana

44. Glucocaliz, glicocálix o cubierta celularLos glucolípidos y glucoproteínas intrínsecos se proyectan a la superficie externa de la célula, conjuntamente con proteoglucanos integrales.En la mayor parte de estas su grosor, de 10 a 20 nm, se halla por debajo del límite resolutivo del microscopio óptico.

45. GLUCOCALIZ

46. FUNCIONES.Micro ambiente: “atrapar” ciertos iones que son importantes para la célula y agua del medido extracelular. Poseen muchas cargas negativas. Protección celular:daños de origen químico o mecánico.Reconocimiento celular: a partir de la composición diferencial que presentan los distintos tipos celulares en su Glucocáliz.