Capítulo I :Membrana Plasmática o

Plasmalema:

Prof: Cinthia Lepe Díaz.

Nivel: 1ero medio

Membrana Celular Todas las células están rodeadas por una

fina membrana plasmática cuya función principal es separar el medio intracelular del extracelular.

Se encarga de que la célula mantenga sus condiciones internas y contribuye a la comunicación entre células de los organismos pluricelulares (constituidos por muchas células).

Todo esto lo realiza, en base a 4 funciones: Capta mensajes enviados por otras células,

gracias a proteínas de membrana que actúan como Receptores.

Lleva a cabo numerosas reacciones químicas, gracias a proteínas de membrana que actúan como enzimas.

Es responsable del paso de ciertas sustancias hacia el interior y hacia el exterior de la célula, es decir, presenta una Permeabilidad Selectiva, por que no todas las sustancias pueden entrar o salir a través de ella (es Semipermeable). Regula la entrada y salida de sustancias.

Tiene proteínas que sirven para la unión entre una célula y otra.

La membrana Plasmática está constituida por Lípidos (Fosfolípidos, colesterol), Proteínas y algunos Carbohidratos. Los más abundantes son los Fosfolípidos que se disponen formando una bicapa, con las cabezas polares (Hidrofílicas, es decir, afín al agua) hacia fuera y las colas Apolares (Hidrofóbicas) hacia dentro El colesterol se ubica entre las cabezas de los Fosfolípidos y le otorga mayor rigidez a la membrana

Las proteínas pueden ser de 2 tipos:

Intrínsecas: Son Hidrofóbicas y están insertas en la Bicapa lipídica.Extrínsecas o Periféricas: Son Hidrofílicas y se ubican sobre la bicapa lipídica.

Hay algunas proteínas que atraviesan toda la Bicapa, dejando una Zona, estas proteínas son Anfifílicas

Los carbohidratos están unidos a las proteínas en la zona extracelular, constituyendo el Glucocálix

Esta disposición molecular de la membrana corresponde al modelo de mosaico fluido, con una estructura dinámica, fluida y elástica, donde las proteínas pueden moverse dentro de la bicapa.

Transporte a través de la Membrana: La propiedad de ser Semipermeable o Permeabilidad

selectiva, significa que permite el paso de solvente (agua) y solutos de tamaño pequeño, pero no es atravesada por solutos de tamaños mayores (salvo que posea mecanismos especiales de transporte).

Para cualquier sustancia, existe un Gradiente Electroquímico: Dado por su diferencia de concentración entre 2 puntos o

Gradiente Químico, y por la diferencia de cargas o Gradiente Eléctrico.

Este gradiente puede existir en un momento a un lado y otro de la membrana, la que puede permitir el transporte de sustancias a favor o en contra de esta gradiente.

Los procesos de entrada y salida de sustancias a través de membrana, son los siguientes:

Transporte Pasivo o procesos pasivos: No requieren de gasto de

energía, las moléculas se mueven instantáneamente a favor de su gradiente electroquímico, desde zonas de mayor concentración a zonas de menor concentración. Ejemplos:

1. Difusión: Es el paso de pequeñas moléculas a favor del gradiente; puede realizarse a través de la bicapa lipídica o a través de canales proteicos.

Difusión simple a través de la bicapa (1): Así entran moléculas lipídicas como las hormonas esteroidales, anestésicos como el éter y fármacos liposolubles y sustancias apolares como el oxígeno y el nitrógeno atmosférico. Algunas moléculas polares de muy pequeño tamaño, como el agua, el CO2, el etanol y la glicerina, también atraviesan la membrana por difusión simple.

Difusión facilitada: Se realiza mediante las denominadas proteínas de canal. Así entran iones como el Na+, K+, Ca2+, Cl-.

Las proteínas de canal son proteínas con canal interno, cuya apertura está regulada, por ejemplo por ligando, como ocurre con neurotransmisores u hormonas, que se unen a un el receptor de la proteína, sufriendo ésta una transformación estructural que induce la apertura del canal.

En resumen, tiene que ver con diferencias de concentración y de cargas.

Otro ejemplo es: La célula tiene una carga negativa (-) por debajo de la membrana, dada por moléculas grandes: por ejemplo: Proteínas con carga (-) y al ser grandes no pasan a través de la membrana.

Siempre la carga es negativa en la membrana, y por los iones orgánicos como el cloro (Cl-).

El Na se encuentra más abundante en el exterior, por tanto, tiende a entrar por diferencia de carga y por diferencia de concentración a favor del gradiente electroquímico.

El cloro no entra porque la célula se encuentra cargada negativamente

2. Transporte facilitado: Permite el transporte de

pequeñas moléculas polares, como los aminoácidos, monosacáridos, etc., que al no poder atravesar la bicapa lipídica, requieren que proteínas trasmembranosas faciliten su paso. Estas proteínas reciben el nombre de proteínas transportadoras o permeasas que, al unirse a la molécula a transportar sufren un cambio en su estructura que arrastra a dicha molécula hacia el interior de la célula.

3. Osmosis: Es el caso particular

de la difusión de un solvente, como el agua, a través de una membrana semipermeable.

En el caso de la célula, es el movimiento de agua a través de la membrana, a favor de su gradiente químico, es decir, desde donde el agua está en mayor proporción (menor concentración de solutos) hacia donde ella está en menor proporción (mayor concentración de solutos).

Decimos que 2 soluciones son Isotónicas si tienen la misma proporción de agua, es decir, la misma concentración de solutos. Entre ellas no hay transferencia neta de agua.

Al comparar 2 soluciones que tienen diferentes proporciones de agua, o diferentes concentraciones totales de solutos, decimos que es Hipotónica la que tiene menor concentración de solutos y mayor proporción de agua; e Hipertónica la otra.

La osmosis es la transferencia de agua desde una solución hipotónica a una hipertónica, a través de una membrana semipermeable.

Se denomina presión osmótica a la presión para detener el movimiento de agua hacia una solución, es decir, es la fuerza con que una solución atrae agua por osmosis. Debido a que las soluciones más concentradas atraen agua con más fuerza, decimos que tienen mayor presión osmótica.

¿Qué pasaría si ponemos una célula animal y/o vegetal en otro medio que no

sea Isotónico?

Si ponemos un glóbulo rojo en una solución Hipertónica respecto de su interior, perderá agua y se arrugará, fenómeno llamado Crenación.

Si la colocamos en una solución Hipotónica, en cambio, le entregará agua, se diluirá su contenido y se romperá la membrana celular, lo que se llama Citólisis. En el caso particular del glóbulo rojo, el fenómeno sería Hemólisis.

¿Qué pasaría si ponemos una célula animal y/o vegetal en otro medio que no

sea Isotónico? La célula vegetal posee al igual que las bacterias, una

pared celular relativamente rígida que la rodea y evita que estalle en una solución Hipotónica. En este caso, entra agua, atraída por la mayor presión osmótica que hay en el interior de la célula, pero a medida que entra agua, ella ejerce una presión cada vez mayor en sentido contrario. La célula podrá expandirse por la entrada de agua sólo hasta que la presión osmótica (fuerza que empuja el agua hacia dentro) se iguale con la que empuja el agua hacia fuera.

La presión que ejerce el agua desde dentro hacia la pared se llama Presión de Turgencia, siendo ésta responsable de la posición erecta de las plantas. Si introducimos la célula vegetal a una medio Hipertónico, se pierde agua, despegándose la pared, lo que se llama Plasmólisis.

Transporte Activo: Requieren de energía, específicamente de

una molécula altamente energética llamada Adenosín trifosfato o ATP. Las moléculas no se mueven instantáneamente a favor de su gradiente electroquímico, sino en contra de éste. La necesidad de energía es por el gasto que debe realizar para mover moléculas en contra de la gradiente. En este proceso también actúan proteínas de membrana, pero éstas requieren energía, para transportar las moléculas al otro lado de la membrana. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na/K, y la bomba de Ca.

1. La bomba de Na+/K+: Requiere una proteína

transmembrana que bombea Na+ hacia el exterior de la membrana y K+ hacia el interior.

Esta proteína actúa contra el gradiente gracias a su actividad como ATP-asa, ya que rompe el ATP para obtener la energía necesaria para el transporte.

Por este mecanismo, se bombea 3 Na+ hacia el exterior y 2 K+ hacia el interior, con la hidrólisis (rompimiento en presencia de agua) acoplada de ATP. El transporte activo de Na+ y K+ tiene una gran importancia fisiológica. De hecho todas las células animales gastan más del 30% del ATP que producen (las células nerviosas más del 70%) para bombear estos iones.

2. Transporte en masa:

Para el transporte de moléculas de alto peso existen tres mecanismos principales: endocitosis y exocitosis. En cualquiera de ellos es fundamental el papel que desempeñan las llamadas vesículas revestidas.

Bomba sodio- potasio ATP-asa.

Se encarga de sacar sodio de la célula y entrar potasio. Por lo cual se mantiene un gradiente electroquímico para cada uno de estos iones, es utilizado por las células nerviosas para transmitir los impulsos nerviosos

El bombeo de los iones sodio y potasio es llevado a cabo por una proteína transportadora (carriers)

Por cada tres sodio transportados al medio externo, la bomba ingresa dos iones potasio, el transporte de tres cargas positivas hacia fuera por cada dos cargas positivas que ingresan produce una deficiencia de cargas positivas en la cara interna de la membrana.

Endocitosis: Es el proceso por el que la

célula capta partículas del medio externo mediante una invaginación de la membrana en la que se engloba la partícula a ingerir. Se produce la estrangulación de la invaginación originándose una vesícula que encierra el material ingerido. Según la naturaleza de las partículas englobadas, se distinguen diversos tipos de endocitosis: Pinocitosis: Implica la

ingestión de líquidos y partículas en disolución por pequeñas vesículas revestidas.

Fagocitosis: Se forman grandes vesículas revestidas o fagosomas que ingieren microorganismos y restos celulares (sustancias sólidas).

Endocitosis mediada por un receptor: Es un mecanismo por el que sólo entra la sustancia para la cual existe el correspondiente receptor en la membrana.

Exocitosis: Es el mecanismo por el cual las

macromoléculas contenidas en vesículas citoplasmáticas son transportadas desde el interior celular hasta la membrana plasmática, para ser vertidas al medio extracelular.

Esto requiere que la membrana de la vesícula y la membrana plasmática se fusionen para que pueda ser vertido el contenido de la vesícula al medio.

Mediante este mecanismo, las células son capaces de eliminar sustancias sintetizadas por la célula, o bien sustancias de desecho.

En toda célula existe un equilibrio entre la exocitosis y la endocitosis, para mantener la membrana plasmática y que quede asegurado el mantenimiento del volumen celular.