LA CELULA
Física y Química Biológica
Licenciatura en Enfermería
Distintas células del organismo
CORTE DE UNA CELULA
CELULA VEGETAL
Membranas celulares
“Modelo de mosaico fluído” de Singer y Nicholson
De acuerdo a este modelo la membrana es una solución
bidimensional de lípidos en el cual se encuentran sumergidas las proteínas globulares que se
mueven en el plano de la membrana.
• El marco estructural básico de las membranas biológicas está conformado por lípidos, siendo los componentes mayoritarios los lípidos anfolíticos o ANFIPATICOS conocidos con el nombre de
fosfolípidos, moléculas que presentan una cabeza polar y una cola no polar formada por 2 ácidos grasos de cadena larga.
La principal fuerza impulsora para la formación de la membrana es el conocido "efecto hidrofóbico", junto con las interacciones apolares entre las cadenas acil
lipídicas de los fosfolípidos (de Van der Waals) y las interacciones de naturaleza electrostática entre las cabezas polares (puentes de hidrógeno,
entre otras).
HIDRATOS DE CARBONO
Los carbohidratos de las membranas se encuentran asociados a proteínas (glicoproteínas) y lípidos (glicolípidos).
Sin embargo, se encuentran principalmente en la cara exoplásmica de la membrana plasmática
Son sintetizados en la cara endoplásmica del retículo endoplasmático y del aparato de Golgi.
Los carbohidratos de membrana pueden tener la función de reconocimiento
celular.
PROTEINAS
Las membranas plasmáticas presentan tres tipos de proteínas:
Proteínas integrales Estas proteínas integrales o particuladas, presentan un componente hidrofóbico que les permite integrarse fácilmente a las membranas, pueden atravesar los dos hojaldres, un hojaldre o colocarse entre los hojaldres
Proteínas periféricas Las proteínas periféricas son hidrofílicas y están ancladas a la membrana por un componente hidrofóbico.
Proteínas estructurales. Las proteínas estructurales son del tipo integral pero están unidas al citoesqueleto de la célula, limitando su movilización de acuerdo al modelo del mosaico fluido.
Funciones de las proteínas
• Algunas proteínas son enzimas y regulan reacciones químicas particulares; otras son receptores, implicados en el reconocimiento y unión de moléculas señalizadores, tales como las hormonas; y aun otras son proteínas de transporte, que desempeñan papeles críticos en el movimiento de sustancias a través de la membrana.
CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Las moléculas que constituyen las membranas se encuentran libres entre sí pudiendo desplazarse en el seno de ella, girar o
incluso rotar, aunque esto último más raramente. La membrana mantiene su estructura por uniones muy débiles:
Fuerzas de Van der Waals e interacciones hidrofóbicas. Esto confiere su característica de fluidez.
Todos estos movimientos se realizan sin consumo de energía. Los lípidos pueden presentar una menor o mayor movilidad en
función de factores internos y externos internos: cantidad de colesterol o de ácidos grasos
insaturados. externos: temperatura o composición de moléculas en el
exterior.Una mayor cantidad de ácidos grasos insaturados o de cadena corta hace que la membrana sea más fluida y sus componentes tengan una mayor movilidad; una mayor temperatura hace también
que la membrana sea más fluida.
El colesterol endurece la membrana y le da una mayor estabilidad.
CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Otra característica de las membranas biológicas es su asimetría, debida a la presencia de
proteínas distintas en ambas caras.
Por lo tanto, las dos caras de la membrana realizarán funciones diferentes.
Estas diferencias son de gran importancia a la hora de interpretar correctamente las
funciones de las estructuras constituidas por membrana.
Funciones de la membrana
• Protegen la célula • Regulan el transporte hacia adentro o hacia afuera de la
célula • Permiten una fijación selectiva a determinadas entidades
químicas a través de receptores lo que se traduce finalmente en la transducción de una señal
• Permiten el reconocimiento celular • Suministran puntos de anclaje para filamentos
citoesqueléticos dando forma a la célula. • Permiten la compartimentación de dominios subcelulares
donde pueden tener lugar reacciones enzimáticas de una forma estable
• Regulan la fusión con otras membranas • Permiten el paso de moléculas a través de canales • Permite la motilidad de algunas células
Transporte de membrana
Pasaje pasivo
Pasaje activo
Difusión simple
Osmosis
Difusión Facilitada
Bomba Sodio/Potasio
Filtración/ Dialisis
A favor del gradiente de concentración
No necesita energía
En contra del gradiente de
concentración
Necesita energía ATP
Canales
Transportadores
Difusión simple
Difusión facilitada• Por canales
Difusión facilitada• Por transportadores
Osmosis
El movimiento del agua a través de la membrana semipermeable genera un presión hidrostática llamada presión osmótica. La presión osmótica es la presión necesaria para prevenir el movimiento neto del agua a través de una membrana semipermeable
que separa dos soluciones de diferentes concentraciones.
FACTORES QUE INFLUYEN EN LA PRESIÓN OSMÓTICA
La presión osmótica depende de los siguientes factores:
- Concentración molal (moles de soluto por kilogramo de disolvente); pues a mayor concentración molal, mayor cantidad de partículas de soluto.
- Ionización. Las sustancias iónicas, a igual concentración, ejercerán una presión osmótica mayor que las sustancias no polares; dado que al disociarse producen un mayor número de partículas.
- Masa molecular. A igualdad de masa total, los compuestos de menor masa molecular ejercen una presión osmótica mayor que los de mayor masa molecular, pues tendrán un mayor número de partículas. Así, en 180 g de glucosa, Mm=180, (1mol) hay 6,023*1023 moléculas, mientras que en 180 g de sacarosa, Mm=342, (0,53 moles) sólo habrá 3,192*1023 moléculas.
- Cantidad de solutos. La presión osmótica de una disolución con varios solutos es el resultado de las presiones osmóticas ejercidas por cada uno de ellos.
- Temperatura. A mayor temperatura, mayor presión; por ser mayor la energía de las partículas.
Filtración/ Dialisis
Pasaje activo
Proteína de membrana (ATPasa)Gasto de energía: ATPContra gradiente de concentraciónSaca 3 iones sodio al exterior celular Ingresa 2 iones potasio al citoplasmaComo consecuencia de su funcionamiento se crea un
potencial eléctrico a través de la membranaY diferentes concentraciones entre LIC y LEC
Bomba Sodio-Potasio
• El medio iónico intracelular es diferente en composición al medio intercelular (líquido intersticial). El medio intracelular es más rico en iones potasio, mientras que el líquido
intersticial es más rico en iones sodio. Liquido
intersticial
mEq/l
Liquido intracelular
mEq/l
Cationes Na+ 145 12
K+ 4 155
Aniones Cl - 120 3.8
HCO3 - 27 8
A- y otras 7 155
Potencial 0 - 60 mv
•Concentración iónica y potencial estable en células musculares (según Woodburry, modificado)
Pasaje de moléculas asociadas a la bomba de Na-K