MEMBRANAS CELULARES Y TRANSPORTE A TRAVS DE MEMBRANASProfesor: Daniel Piones Tapia

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA PLASMTICASu estructura es prcticamente la misma en todas las clulas y en todos los organelos celulares (Mitocondrias, retculos, vacuolas)MODELOS DE MEMBRANASCon los datos obtenidos de la microscopa electrnica y los anlisis bioqumicos se han elaborado varios modelos de membranaModelo de Davson Danielli (1952): Propone una membrana con un centro lipdico cubierta a cada lado por protenas, como un SANDWISH. Es un modelo rgido poco aceptado (obsoleto)

Membrana CelularCaractersticas:Delgada y elstica (7.5-10 nm grosor)Formada en mayor proporcin por protenas y lpidos55% protenas25% de fosfolpidos13% de colesterol4% de otros lpidos3% de hidratos de carbonoEstructura bsica, bicapa lpidica (2 molc. de grosor) Parte hidrofbica (porcin cido graso) e hidroflica (porcin fosfato)Grandes molculas de protenas globulares intercalndose a lo largo de la lmina lipdica.

Caractersticas de la membrana

Modelo de Mosaico fluido (Singer & Nicholson, Science 1972)Delgada lmina y elstica (7.5 - 10 nm grosor) que envuelve a la clula y la separa del medio externoEsta lmina no es esttica, al contrario permite movimientos y deformaciones de la clulaFormada en mayor proporcin por protenas y lpidosEstructura bsica: bicapa lipdica Parte hidrofbica (porcin cido graso) e hidroflica (porcin fosfato)Grandes molculas de protenas globulares intercalndose a lo largo de la lmina lipdica FUNCIONES: Regular el paso de soluto y solventeMantiene una diferencia de concentracin de iones

2. Modelo de Singer & Nicholson: Es un modelo fluido y no rgido Considera que la membrana como un mosaico fluido en el que la bicapa lipdica es la base y las protenas insertas en ellas como un mosaico Protenas y lpidos pueden desplazarse Los lpidos y las protenas integrales se hallan dispuestos en mosaico, mientras que las perfericas se encuentran alrededor Es el modelo ms aceptado, que es utilizado en la actualidad para representar la membrana

Membrana CelularProtenas: Conformadas por GlucoprotenasTipos de protenas: Integrales (toda la membrana): proporcionan canales estructurales (poros), protenas transportadoras, enzimasPerifricas (ancladas a la superficie de membrana, en la parte interna y unidas a las integrales), actan como enzimas u otro tipo de reguladores

Protenas de membrana: Desempean la mayor parte de las funciones de la membrana Constituyen alrededor del 50% de la masa de la membrana

cabeza hidroflica(glicerina+fosfato+alcohol)

colas hidrofbicas(cadenas hidrocarbonadas)

Fosfolpido:

Cabeza hidroflica:- contiene tomos cargados o grupos polares (e.g., un grupo fosfato colina etanolamina serina - inositol)- se disuelve en agua a causa de las fuerzas elctricas o enlaces puente de hidrgeno con agua Colas hidrofbicas:- cadenas hidrocarbonadas (C, H): sin tomos cargados o grupos polares- insolubles en agua

COLESTEROL: Slo se encuentra en clulas eucariontes animales, se fija a la bicapa lipdica, permite estabilidad en la bicapa y aumenta la fluidez de la membrana

Los glucolpidos al igual que los fosfolpidos tienen la tendencia a moverse, slo se encuentran en el lado externo de la membrana

Transporte a travs de membranas: Pasivo y activo (Bases Fsicas)

Cules son los principales procesos que permiten el paso de soluto y solvente a travs de las membranas celulares?El paso a travs de la membrana se lleva a cabo bajo dos modalidades:Transporte pasivo: Sin gasto de energaDifusin simpleOsmosisDifusin facilitadaTransporte activo: Con gasto de energa

Que es un gradiente?Gradiente de concentracinGradiente de colorGradiente de tamao corporal

QU ES LA DIFUSIN?

DIFUSIN SIMPLE EN LA CLULA

OsmosisDifusin de agua a travs de una membranaCaso especial de difusinEl agua sigue la gradiente de concentracin

OsmosisMolculas de agua unidas agolpadas en torno al azcar: no caben por el poroMolcula de agua libre, cabe por el poro

OsmosisMolculas de agua unidas agolpadas en torno al azcar: no caben por el poroMolcula de agua libre, cabe por el poro

Tonicidad: Concepto cualitativoCaso A: Cuando se comparan dos soluciones que tienen la misma concentracin de solutos se les denomina:soluciones isotnicasCaso B: Cuando se comparan dos soluciones que tienen diferente concentracin de solutos le llamamos por separado:Solucin Hipotnica: Tiene < concentracin de solutosSolucin Hipertnica: Tiene > concentracin de solutos

Membrana semipermeable

Qu ocurre en las clulas vegetales?Clula en solucin hiperosmticaPLASMLISISLa clula pierde agua y se arruga, la membrana plasmtica se separa de la pared celularSituacin 1H2OH20H2OPared celularMembrana plasmtica

Situacin 2Clula en solucinhiposmticaLa clula se hinchar poringreso de agua en suinteriorTURGENCIAH2OH2OH2O

Qu ocurre en las clulas animales?Glbulo rojo en solucin hipertnicaCRENACINLa clula pierde agua (deshidrata)Situacin 1H2OH2OH2OMembrana plasmtica

Situacin 2Clula en solucinhiposmticaLa clula se hidrata poringreso de agua en suinterior

Transporte ActivoRequiere energaEj: Bomba Sodio/PotasioLa energa proviene del ATPUn fosfato por pasadaEl bombeo flip/flop implica cambios en las protenas de membrana

Transporte Activo

Endo y ExocitosisManera como la clula captura y expulsa sustancias.Proceso activo para molculas o partculas demasiado grandes.Endocitosis CapturaExocitosis Expulsin

Endocitosis(fluido extracelular )PinocitosisVescula que contiene fluido extracelular(citoplasma)123clula(fludo extracelular)(citoplasma)1234fosa recubiertaEndocitosis Mediada por receptoresFagocitosisvescula recubiertanutrientesreceptorespartcula alimenticiapseudpodopartcula encerrada en una vacuola alimenticia

Endocitosis Mediada por Receptores I Comienza con una hendidura superficial en la membranaLa vescula es recubierta con protenas(citoplasma)Fludo extracelular )fosa recubiertarecubrimiento proteicoPartculas extracelulares unidas a receptoresMembrana plasmticaLa fosa se ahondaab

Endocitosis mediadapor Receptores IILa fosa se hunde y estrangulaEventualmente llega a ser una vescula recubierta c

Exocitosis(citoplasma)1

Estructuras deSujecin CelularDesmosomasdesmosomaHilos proteicos que mantienen unidas las clulas Filamentos de protenas en el citoplasmaIntestino delgadoMembranas Plasmtica (vista lateral)Clulas que revisten el intestino delgadoLas uniones estrechas sellan las membranas de clulas adyacentes

Estructuras de Comunicacin CelularUniones en HendiduradesmosomaUniones en hendidura: pares de canales conectan los interiores de clulas adyacentesHgadoMembrana plasmticaClulas hepticas

Osmosis is the passive movement of water across a differentially permeable membrane in response to solute concentration gradients, pressure gradients, or both.Special case of diffusion.Involves the diffusion of water across a membrane that has solutions of differing concentration on opposite sides of the membrane.The water moves more abundantly toward the side with the highest concentration of dissolved materials.The concentration of water is obviously lower on the side with the highest concentration of dissolved materials.So the water is simply diffusing from a higher concentration of water to a lower concentration of water.Example: Pure water on one side; sugar solution on other (5-5).Sugar molecules cant cross, but crowd membrane pores on syrupy side.Water crosses faster toward sugar.Net movement of water ====> sugar solutionThere is a net increase in volume on the side that has the higher concentration of sugar.The side of the membrane with the lower concentration of sugar experiences a loss of volume.This persistent movement can result in a build up of pressure known as osmotic pressure.

Example of active transport: Sodium/Potassium pumpThe sodium/potassium pump is a mechanism in which both ions are pumped across the membrane against concentration gradients.It is perfected by nerve cells, which use the charges on these and other ions to maintain an electrical charge on nerve cells ready to carry an impulse.Requires energy from ATPUsually one ATP phosphate is expended per molecule of material transported across membrane.Involves flip/flop changes in membrane protein.Meaning that the molecule is stimulated to cyclically undergo physical changes in response to changing conditions.The changes in the molecule cause it to move molecule across the membrane, and are driven by phosphorylation by ATP.

Vesicles, small sacs made of membranes, can transport and store substances within the cytoplasm.Active processes for large groups of molecules.EndocytosisEncloses particles in small portions of plasma membrane to form vesicles that then move into the cytoplasm.Engulfment of surrounding fluid containing desired molecules.ExocytosisMoves substances from cytoplasm to plasma membrane during secretion.Expulsion of a group of waste products.Here are some special adaptations of endocytosis.Pinocytosis is when a vesicle forms around and then surrounds and engulfs the liquid from outside the cell.Phagocytosis is when the vesicle forms around a solid particle like in slide 29.Receptor-mediated Endocytosis uses special receptor molecules that;Bind to specific molecules outside the cellAggregate together as more and more of the receptors bind target moleculesCause the membrane to warp inwards where they aggregateEventually pinch off to form a coated vesicle.This shows the steps in exocytosis.A vesicle on the inside of the cell contains a cell product destined for export.The membrane of the vesicle merges with the plasma membrane, and the contents of the vesicle are now outside the cell.