MEMBRANA CELULAR

Concepto.

Las membranas celulares se presentan en las superficies de todas las células animales.

Estos organelos elementales realizan funciones de gran importancia para la integridad y actividad de la célula y los tejidos.

1.- Funciones de la membrana.

1.- las membranas forman compartimientos, no terminan en extremos, el más grande esta formando la membrana Externa denominado también membrana celular plasmática o Plasmalema. Este compartimiento encierra al citosol (citoplasma libre) y todos los organelos e inclusiones celulares, como las mitocondrias, vesículas, núcleo y retículo. Muchos de estos a su vez constituyen sub compartimientos mas pequeñas separas del citosol por sus propias membranas.

2.- Las membranas actúan como barreras para la difusión libre.

3.- La existencia de gradientes de concentración a través de las membranas implica que estas participan activamente en la translocacion de sustancias entre compartimientos.

4.- La membrana regula la concentración citoplasmática de iones disueltos y otras moléculas con mucha preedición estableciendo un medio intracelular que conducen a unas actividades metabólicas y sistémicas de la célula, balanceadas con presicion.

5.- Incluyen la recepción de los mensajeros químicos extracelulares mediante moléculas receptoras superficiales que a su vez activan proteínas reguladoras que a su vez activan proteínas reguladoras en la membrana, la actividad enzimático, que efectúan moléculas embebidas en las membranas, como la conversión de ATP en Adenosina monofosfato cíclico (AMPc), la oxidación de acido succínico, el transporte de electrones, la fosforilación ligada a la cadena respiratoria.

6.- Ensamblaje enzimático de productos de secreción en las membranas del aparato de golgi.

7.- La transducción de estímulos ambientales en señales eléctricas

8.- La conducción de impulsos bioeléctrico.

9.- La liberación de sustancias transmisoras sinápticas-la pinocitosis.

2.- Composición de la Membrana.

Las membranas consisten casi completamente de lípidos y Proteínas.

-Las propiedades enzimáticas de las membranas se deben a las proteínas, tales como las flavoproteinas y los citocromos de las membranas mitocondriales internas.La ATPasa asociada a los mecanismos de transporte activo y el adenilato ciclasa, que cataliza la conversión del ATP en AMPc .

-Las proteínas están también formando los canales iónicos, que fijan hormonas neurotransmisoras y otras moléculas mensajeras. En el complejo lipoproteico; las proteínas están sobre los lípidos.

Los lípidos de la membrana al ser molécula más pequeña y sencilla que las proteínas de la membrana son divididos en tres clases principales:

1.- Fosfogliceridos:tenemos la fosfatidiletanolamina, fosfatidilcolina, que tiene como base a la glicerina.

2.- Esfingolipidos: tenemos las esfingomielinas, que tiene como base la esfingosina.

Estas dos moléculas Anfipaticas, es decir tienen cabezas polares y colas apolares, los grupos polares de la cabeza son hidrófilos (solubles en agua) y los grupos apolares de la cola son hidrofobitos (insoluble en agua). La naturaleza dual de estos lípidos anfipaticos de la membrana, con sus cabezas hidrofilitas y colas hidrofobica, es importante ya que las cabezas polares buscan la compañía del agua y sus colas apolares se buscan mutuamente.

3.- la otra clase principal de lípidos de la membrana esta dada por los esteroles estos son principalmente apolares y solo ligeramente solubles en agua.

3.- Organización de la membrana.

Modelo de Bicapa sencilla.- de su observaciones Gorte y Grenel, concluyeron que los lípidos de la membrana están dispuestos en una bicapa, compuesta de dos capas monomoleculares de moléculas, orientadas de manera que ambas se oponen la una a la otra, con los terminales de hidrocarburo hidrofobica de la moléculas orientadas, mirando hacia el interior o cada una hacia la otra, y los grupos polares mirando hacia fuera, o hacia las fases acuosas adyacentes a las superficies de la doble capa. Fig. 1. esta disposición es la esencia del modelo de hoja bimolecular p bicapa lipidica, de la estructura de la membrana, pero estudios posteriores mostraron que el contenido de los lípidos no era único sino también existían proteínas.

Fig. 1 colesterol en la membrana

Fig. 2 cabeza hidrofilita y cola hidrófoba

Fig. 3 Modelo de bicapa sencilla

Modelos de Mosaico Fluido.- Aquí se conforma que las proteínas son un componente importante de las membranas pues estas tienen la propiedad enzimática manifestada en el transporte activo y otras funciones metabólicas que requieren la participación de proteínas.

Los estudios ópticos confirmaron la naturaleza de las proteínas son globulares, o tienen grupos activos que son globulares, también se observa que algunas proteínas podrían difundirse con facilidad lateralmente por la membrana que se da probablemente debido a la fluidez e la matriz lipidica.

Singer y Nicholson (1972) propusieron el método de mozaico fluido de la membrana, donde:

Las proteínas globulares están integradas en la bicapa lipidica. Con algunas moléculas de proteína penetrando por completo en la bicapa y otras haciéndolo solo parcialmente. Se cree que estas proteínas integradas son anfipaticas con sus porciones apolares enterradas en el núcleo de hidrocarburo de la bicapa y sus porciones polares haciendo protusion desde el núcleo para formar una superficie hidrofilita con los grupos laterales cargados de los aminoácidos en la fase acuosa.

Por otro lado, los grupos laterales hidrofobitos, no cargados, están asociados con la bicapa de hidrocarburos.

La naturaleza hidrofobica de estos grupos laterales es importante puesto que evita que las proteínas integrales abandonen la bicapa lipidica.

La microfotografía electrónica de la superficie de una membrana, puede verse la evidencia morfológica de la distribución en mozaico de las proteínas globulares en la bicapa lipidica. Las unidades de proteínas globulares son eliminados de la membrana por una digestión proteolitica progresiva. La especificidad de la enzima usada en el experimento indica que son proteínas.

El modelo de bicapa de mozaico fluido, ofrece la imagen estructural mas aceptable de la membrana externa y de muchos membranas intracelulares, se tiene grandes áreas de bicapa fosfolipidica, y las proteínas integrales halladas en la membrana plasmática desempeñan funciones como:

a.- los canales inionico.

b.- transportaciones.

c.- Bombas de membrana.

d.- moléculas receptoras.

E.-moléculas de reconocimiento.

www.puc.cl/sw_educ/neurociencias/ html/047.html Fig.4 Modelo de Mosaico Fluido.

1.-Bicapa de fosfolípidos)

2.-Lado externo de la membrana

3.-Lado interno de la membrana

4.-Proteína intrínseca de la membrana

5.-Proteína canal iónico de la membrana

6.-Glicoproteína

7.- Moléculas de fosfolípidos organizadas en bicapa

8.-Moléculas de colesterol

9.-Cadenas de carbohidratos

10.-Glicolípidos

11.-Región polar (hidrofílica) de la molécula de fosfolípido

12.-Región hidrofóbica de la molécula de fosfolípido

Fig 5 Estructura de la membrana plasmática según el modelo de mosaico fluido.

4.- Estructura y composición de la membrana Plasmático.

El citoplasma de las células animales se encuentra envuelto por la membrana plasmática. Tiene espesor aproximada de 8-10 nm. La identificación de la morfología fue dada en la década de los 50 donde SjÖstrand lo visualizado con el microscopio electrónico como una zona clara separando dos bandas densas que rodeaba a la célula.

-Singer y Nicolson (1972) propusieron el Modelo de Mosaico Fluido, describen la estructura de la membrana plasmática como una doble capa o bicapa lipidica en la que encuentra incrustadas moléculas de proteína (Fig. 2).

- La bicapa lipidica, es relativamente impermeable a la mayoría de las moléculas solubles en agua y constituye el soporte de la membrana.

Sus lipidos constituyentes son en su mayoría fosfolipidos como la: fosfatidilcolina, fosfatidilinositol y la fosfatidiletanolamina . Estos son moléculas anfipaticas es decir presentan un extremo polar (cabeza) que contiene la porción fosfato y uno apolar (cola) compuesto por cadenas de ácidos grasos hidrocarbonados.

La porción cefálica, polar (cabeza) interacciona con moléculas de agua del exterior y del interior de la célula, por eso se dice que es hidrofilita.

Las colas apolares, se encuentran enfrentadas unas a otras orientadas hacia la parte mas interna de la membrana, pero de forma asimétrica, estos extremos son hidrófobicas ya que evitan la interacción con moléculas de agua y partículas cargadas y solo lo hacen con otras sustancias apolares .

Aproximadamente el 10 por 100 (10%) de las moléculas de lípidos situadas en la parte externa se unen a grupos de Hidratos de carbono, y se denominan glucolipidos.

La membrana también contiene cantidades de colesterol (fig, 1) que son esteroles se cree que el colesterol estabiliza la membrana lipidica al enlazar sus anillos hidrocarbonatos entre las colas de los fosfolipidos inmovilizándolos. Además este hecho evita que los fosfolipidos formen agregados, por lo que se piensa que el colesterol ayuda a mantener la fluidez de la membrana, de hecho el cociente colesterol, fosfolipidos es inversamente proporcional a la fluidez de la membrana.

Existe algo similar en la porción lipidica

...