Procesos Celulares

procesos de transporte a través de la membrana celular

Para efectuar procesos biológicos fundamentales como la respiración, alimentación o excreción, por ejemplo todos los seres necesitamos intercambiar sustancias con el ambiente que no circunda. Dicho cambio se lleva acabo a nivel celular, específicamente a través de la membrana celular o plasmática, esta actua como barrera sermi permiable impidiendo la entrada de cierto tipo de moléculas y dejando pasar selectivamente a otras. Esta función de barrera tiene gran importancia para la celula, ya que le permite mantener en su citoplasta algunos solutos en concentraciones diferentes. En organismos multicelulares, además de regular la entrada y salidas de sustancias, la membrana celular juega un papel fundamental en la conexión intercelular y en el paso de información y sustancias entre celula vesinas. De esta manera, las actividades de tejidos y órganos pueden desarrollarse de maneras coordinadas.

modelo del modelo fluido

La estructura y función de la membrana celular se comenzó a estudiar mas de un siglo, cuando se descubrió que los lípidos formanban una parte fundamental de su organización. El modelo del mosaico fluido, con algunas modificaciones, es considerado el modelo de la membrana celular, este modelo se propuso en 1972 por los norteamerianos S.J Singer y G. Nicolson, su concepción se apoya en diversoso trabajadores científicos que le presedieron. Acontinuacion resiviremos brevemente las principales investigaciones cuyas ideas aportaron elementos para conocer la estructura de la membrana celuar.

 Reconociendo la presencia e importancia de los lípidos

En la década de 1890, el científico charles overton se percato que las células parecían estar envueltas por alguna clase de capa permiable selectiva, la cual permitia el paso de algunas sustancias, lo cual pensó que la capacidad de la sustancia para cruzar la membrana podía estar relacionada, de alguna manera, con su afinidad química. Al trabajar con células vegetales de la raíz, overton encontró que las sustancias liposolubles penetraban fácilmente a la celula, mientras que las sustancias hidrosolubles no lo hacían, el científico alemán concluyo que los lípidos estaban presentes como una especie de <<abrigo<< en la superficie celular.

Una década despues de los hallazgos de overton, el fisicoquímico norteamericano Irving langmuir disolvió lípidos de membrana en benceno y espacio una delgada capa de la solución sobre una superficie de agua, cuyas cabezas hidrofilicas estaban en contacto con el agua y las colas hidrofobicas, con el aire. Mediante análisis clínicos, Langmuir descubrió que la capa de los lípidos era en realidad de fosfolípidos, con un extremo hidrofilico y otro hidrofobico.

 La bicapa lipídica

El siguiente paso importante en la investigación de la estructura de la membrana se dio en 1925, cuando dos fisiólogos holandeses . E. Gorter y F. Grendel, trabajando con globulos rojos, se preguntaron cuantas capas de lípidos había en la cubierta celular. Para contestar dicha pregunta, calcularon el área aproximada de la superficie de un eritrocito, contaron dicho numero de eritrocito y midieron la cantidad de fosfolípidos extraidos de estos. Finalmente determinaron que la cantidad de fosfolípidos era superficie para formar dos capas alrededor de las células, surgieron que el bicapa fosfolipida, las capas no polares (hidrofobicas) de las moléculas estaba dirigidas hacia el interior, mientras que las cabezas hidrifilicas se dirigían hacia afuera.

 La importancia de las proteínas

Despues de descubrir que la bicapa lipídica era un componente esencial de la membrana celular, fue claro que no todas las propiedades de la membrana se podían atribuir a dicha bicapa, en especial aquellas relacionadas con la permeabilidad a los solutos y la carga eléctrica. En 1935, los fisiólogos británicos Hung Davson y James Danielli era en esencia un <<emparedado o sándwich<< de lípidos y proteínas, en el cual una bicapa de lípidos estaba protegida, en ambos lagos, por capas o laminas de proteínas. Años despues, el modelo fue modificado mediante varias propuestas, una de ellas destaco la idea de que las proteínas hidrofilicas podían penetrar la membrana hidrofolica a través de poros polares constituidas de proteínas. De esta manera, aunque la bicapa de lípidos era de naturaleza hidrofobica, los componentes proteicos le daban a la membrana las propuestas hidrofilicas.

 La membrana unitaria

Con el desarrollo del microscopio electrónico, a mediados del siglo pasado, fue evidente que la mayoría de los organelos celulares en células eucariontas también estaban rodeados por membranas. Asimismo, cuando las membranas eran teñidas com osmio, un metal pesado, y posteriormente examinados con el microscopio electrónico, se observa una gran larga estructura de tres laminas, semejante a una via de ferrocarril en la que aparecían dos líneas oscuras separadas por un espacio no teñido. Con base en estas observaciones, en 1957, el científico norteamericano J. D. Roberson surgio que la estructura de todas la membranas, tanto celulares como de los orgnelos, era la misma: una bicapa de lípidos, continuia, con proteínas fundamentales adheridas en ambas superficies. A estas propuestas se le denomino el modelo que se ajustaba a todas las membranas de la celula y organelos.

Cuando el modelo de la membrana unitaria se propuso, la estructura se asemeja notablemente al modelo de davson y danelli: las dos líneas oscuras están equilibradas con las capas extrenas de proteínas las cuales aparecían oscuras eran equiparadas co las capas externas de proteínas, las cuales aparecían oscuras por su afinidad con el colorante, y se creía que el espacio entre las dos capas correspondía a la parte hidrofobica de la moléculas de lípidos, la cual supuestamente no estaba teñida con el camino.

 El modelo del mosaico fluido: estructura en mosaico y fluidez de sus componentes

El modelo del mosaico de fluido posee dos características clave, ambas indicadas por el propio nombre estructura en mosaico y fluidezde sus ccomponentes.

Si bien en el modelo del mosaico fluido se mantiene, como en los primeros modelos de la membrana celular, la estructura básica de la bicapa de fosfolípidos (las colas hidrofobicas apuntando hacia el interior y las cabezas hidrofilicas de fosfato apuntando al exterior), las proteínas de la membrana ya no se consideran como una lamina continua sobre la superficie. En lugar de ellos, se reconocio que tales proteínas eran, en su mayoría, cuerpos globulares discretos que se asociaban en distintos grado con la membrana (dependiendo de su afinidad con el interior hidrofobico de la bicapa de lípidos).

El modelo de mosaico de fluido reconocio dos grandes categorías de proteínas: las proteínas integrales y las proteínas periféricas. Las proteínas integrales poseen una o varias regines hidrofovicas, lo cual les permite insetarse parcial o totalmente en la zonas hidrofobica de la bicapa de fosfolípidos. Las proteínas integrales tiene una enorme importancia pues definen las funciones especificas de la membrana. De manera general, existe cinco tipos funcionales de proteínas integrales: 1) canal, 2) acarriadoras, 3) reconocimiento celular, 4) receptoras y 5) ensimaticas, las cuales examinaremos con mayor detalle en el siguiente tema. Las proteínas periféricas carecen de región hidrofobicas, por lo que no pueden penetrar en la bicapa de lípidos. El lugar de ellos se asocian con las cabezas de fosfolípidos de uno o otros lados de la bicapa; o bien con la región hidrofilica de las proteínas integrales.

Los fosfolípidos en lugar de permanecer rigidos y anclados en un solositio, están en constante moviento, son capaces de difundir lateralmente (movimientos paralelos ala superficie de la membrana) derrotar incluso, de difundir tranversalmente (movimientos girtorios de 180°, conocidos también como flip-flog). La fluides de la membrana, la cual depende de sus componentes lipídicos, es un punto clave para su funcionamiento adecuado. A temperatura corporal la bicapa de fosfolípidos de la membrana tiene una consistencia como el aceite de oliva. Conforme mayor concentración de acidos grasos insaturados contenga, mayor será la fluides de la bicapa.

El colesterol es otro lípido que se encuentra en la membrana de las células animales. El colesterol endurece y fortalece a la membrana celular por lo que participa en la regulación de la fluides. En células vegetales existen otros esteroides relacionados.

El movimiento de las proteínas en la membrana se an demostrado mediante la función de células de raton y células humanas y la posterior información del movimiento de proteínas marcada.

Celula animal las cadenas de carboidratos unidas a las proteínas proporcionan a las células un abrigo o cubiertas de azúcar conocidos como glucocaliz el cual proteje la celula y desempeña otras funciones como facilitar la adjecion entre células, además, participan en la recepción de señales aasi omo en el reconocimiento de células.

 Mejorando el modelo del mosaico fluido: la estructuras de las proteínas

Despues que el modelo del mosaico fluido fue propuesto, diversos estudios lo an modificado y afimado. Unos de estos estudios es uno de los biólogos británicos N. Unwin R. Henderson quienes en 1984, determinaron la estructura básica de las proteínas integrales de la membrana. Los trabajos de unwin y Henderson encontraron que la mayoría de las proteínas integrales tienen una de dos configurciones básicas. La primera configuración proteica tiene un segmento en forma velicoidAL, EL CUAL ESTA en bebido en la región hidrofolica de la

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