MEMBRANAS BIOLÓGICAS
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- Eduardo Olivera Acosta
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3 MEMBRANAS BIOLÓGICAS
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5 Muchas estructuras de la célula están formadas por membranas. Las membranas biológicas: láminas fluidas que separan y a la vez ponen en comunicación diferentes compartimentos (interior) y a la propia célula con el exterior. mp= membrana plasmática en= envoltura nuclear m= mitocondria x20.000
6 Retículo endoplasmático: complejo sistema de membranas
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8 Mitocondria y R.E.G: estructuras constituidas por membranas
9 Estructura de las membranas biológicas: muy parecida. Las diferencias se establecen a nivel funcional, que va a depender a su vez de la composición de las mismas. Este tipo de membranas MEMBRANA UNITARIA Al microscopio electrónico se observa una delgada lámina de unos 75Å-100Å de espesor formada por dos bandas oscuras (parte hidrófila) y una clara (parte hidrófoba)
10 ESTRUCTURAS Y ORGÁNULOS FORMADOS POR MEMBRANAS UNITARIAS Membrana plasmática Aparato de Golgi Lisosomas Peroxisomas Envoltura nuclear Vacuolas Plastos Mitocondrias Retículo endoplasmático
11 COMPOSICIÓN DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS Fosfolípidos: carácter anfipático bicapas Colesterol : molécula anfipática Proteínas: Muchas son glicoproteínas y lipoproteínas. Se encuentran inmersas en la bicapa. Realizan funciones específicas
12 Estructura básica de las membranas: la bicapa de fosfolípidos Fosfolípidos
13 La parte polar (h) del lípido anfipático se dispone hacia el medio acuoso y la apolar (I) hacia el interior de la membrana
14 PROPIEDADES DE LA BICAPA AUTOSELLADO: Tienden a cerrarse sobre sí mismas. Es posible la escisión y fusión. FLUIDEZ: Los fosfolípidos se mueven libremente (las cadenas hidrocarbonadas son ) Tipos de movimiento: Difusión lateral Rotación Flip-Flop (rara vez)
15 TEMPERATURA: A + Tº + fluidez GRADO DE FLUIDEZ COMPOSICIÓN DE AC. GRASOS A + Ac.grasos insaturados de cadena corta + fluidez COLESTEROL: Estabiliza la membrana (menor fluidez) IMPORTANCIA DE LA FLUIDEZ DE LA MEMBRANA: organismos ectotermos: Tª corporal variable por lo que deben cambiar la composición de ac. grasos de las membranas para mantener su fluidez. Colesterol a bajas Tª: evita un descenso brusco de la fluidez de la 12 membrana.
16 IMPERMEABLES a la mayoría de las moléculas polares. Pasan fácilmente: Moléculas no polares: O 2, benceno, CO 2, N 2 Moléculas polares sin carga: H 2 O, glicerol La bicapa: barrera que permite que las células retengan la mayor parte de su contenido hidrosoluble e impide la entrada de sustancias
17 Representación t ridimensional de una bicapa lipídica
18 ESTRUCTURA EN MOSAICO DE LAS MEMBRANAS BIOLÓGICAS Bicapa de fosfolípidos en la cual se incrustan las proteínas (globulares) Proteínas: (funciones específicas). Según su afinidad por los lípidos Integrales ó intrínsecas: los dominios hidrófobos inmersos en la bicapa. Si la atraviesan entera se llaman proteínas transmembranosas Extrínsecas o periféricas: Se encuentran a uno u otro lado de la membrana
19 MODELOS DE MEMBRANA CELULAR
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23 CARACTERÍSTICAS DE LAS MEMBRANAS FLUIDEZ: La bicapa se comporta como un fluido y las proteínas se mueven mediante difusión lateral ASIMETRÍA: Se debe: Presencia de proteínas distintas en ambas caras ( distribución de cargas diferente) Presencia en la cara externa del glucocalix: oligosacáridos unidos a proteínas y lípidos que actúan como receptores de superficie
24 FUNCIONES Regulan la entrada y salida de sustancias: permeabilidad selectiva Comunicaciones biológicas: intra e intercelulares Mantienen la presión osmótica Delimitan compartimentos celulares Relacionadas con procesos de captación y secreción de partículas grandes: Endocitosis y Exocitosis
25 MEMBRANA PLASMÁTICA
26 ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Fina membrana de unos 100 Å de espesor Membrana unitaria: dos bandas oscuras y una clara entre ambas En la cara externa: revestimiento fibroso Observable al microscopio electrónico
27 Si la aumentamos un millón de veces, mediría 1 cm Revestimiento fibroso
28 ESTRUCTURA EN MOSAICO FLUIDO Propuesto por Singer & Nicholson Bicapa lipídica, en la cual se incrustan las proteínas que se mueven libremente como los icebergs que flotan en el mar El revestimiento fibroso Glucocalix ( cadenas de oligosacáridos) (((((((
29 MODELO MOSAICO FLUIDO DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA
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31 28
32 DIFERENCIACIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA INVAGINACIONES: Replieges de la membrana plasmática hacia el interior celular células renales
33 Células epiteliales del intestino MICROVELLOSIDADES: prolongaciones membranosas digitiformes
34 UNIONES INTERCELULARES: aseguran el contacto entre dos células vecinas. UNIONES HERMÉTICAS: sellan las membranas de las células. Impiden el paso de las moléculas DESMOSOMA (unión de adherencia): el hiloplasma forma a ambos lados unas placas densas en las que convergen tonofilamentos, que presionan las placas, de manera que los glucocalix se aproximan UNIONES TIPO GAP: canales intercelulares que permiten el paso de iones y pequeñas moléculas
35 D= Desmosoma
36 Unión gap Unión tipo GAP
37 Unión hermética u ocludens Unión hermética
38 Glucocáliz Células animales. Conjunto de oligosacáridos que sobresalen de la cara externa de la membrana. Funciones: Reconocimiento celular Responsables de los rechazos a los trasplantes (actúan como antígenos) Lugar donde se anclan bacterias, virus, toxinas, Mucoproteínas y mucopolisacáridos con propiedades adhesivas
39 GLUCOCÁLIZ
40 FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Controla los intercambios: barrera selectiva (permeabilidad selectiva). escoge lo que entra y sale. Reconocimiento celular: proporciona un documento de identidad (HLC ó antígenos de histocompatibilidad). Distingue lo ajeno de lo propio. Comunicación intercelular: recepción de señales. Mediada por un mensajero químico que activa enzimas, genes,...
41 Mantiene la presión osmótica entre el exterior e interior de la célula. División celular: está implicada en el desarrollo y control del proceso. Responsable del gradiente electroquímico ( exterior + e interior - ). Interviene en procesos de Endocitosis y exocitosis.
42 TRANSPORTE DE SUSTANCIAS A TRAVÉS DE LA MEMBRANA La célula necesita sustancias para su metabolismo y a la vez produce desechos que debe eliminar Transporte continuo en ambos sentidos Según la dirección y el tipo de sustancias: INGESTIÓN: entrada de sustancias necesarias para la célula EXCRECIÓN:salida de productos de desecho SECRECIÓN: salida de sustancias destinadas a la exportación
43 TRANSPORTE DE PEQUEÑAS MOLÉCULAS Ø Transporte pasivo: A favor de un gradiente de concentración o electroquímico. No necesita energía (ATP) Difusión simple a través de la bicapa Difusión simple a través de canales Difusión facilitada Ø Transporte activo: en contra de gradiente de concentración ó electroquímico. Requiere energía (ATP)
44 DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE LA BICAPA Sustancias lipídicas. Hormonas esteroides, fármacos liposolubles, anestésicos (éter) Sustancias apolares: O 2, N 2 Moléculas polares pequeñas: H 2 O, CO 2, etanol, glicerina,urea Las moléculas se abren paso entre la bicapa lipídica
45 DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE CANALES Se transportan: iones sodio, potasio, cloro,... Se realiza a través de canales (PROTEÍNAS TRANSMEMBRANOSAS). Los canales están regulados por ligandos o voltaje Por voltaje Por unión de un ligando Por estrés
46 DIFUSIÓN FACILITADA Se requieren proteínas transportadoras (PERMEASAS) Las permeasas cambian de conformación (proceso reversible). Es selectivo: la proteína se une específicamente a una molécula Moléculas polares: glucosa, aminoácidos, monosacáridos,..
47 44
48 TRANSPORTE ACTIVO PRIMARIO Bomba Na+-K+ Las células gastan más del 30% del ATP que producen. La ATPasa por cada ATP que hidroliza bombea hacia el exterior 3 Na+ y 2 K+ al interior. Generando una diferencia de potencial a ambos lados de la membrana (exterior + e interior -) es el PR (potencial de membrana)
49 46
50 Las Bombas Na+-K+ son importantes Controlan el volumen celular y mantienen el balance osmótico Permiten que las neuronas y células musculares sean excitables eléctricamente Impulsan el transporte activo de glucosa, aminoácidos,... en contra de gradiente TRANSPORTE SECUNDARIO
51 Bomba de Ca++ 48
52 Bomba de Ca++ Las neuronas utilizan el ATP para bombear Ca++ hacia el exterior. En las células musculares se bombea Ca++ desde el citoplasma al interior del RE Sarcoplásmico 48
53 Bomba de Ca++ 48
54 Bomba de Ca++ 48
55 TRANSPORTE ACTIVO SECUNDARIO O COTRANSPORTE Transporte de glucosa acoplado al paso de Na +, en el mismo sentido. La bomba ATPasa mantiene un gradiente electroquímico, que es aprovechado para impulsar el transporte activo de glucosa o aminoácidos en contra de sus gradientes.
56 50
57 TRANSPORTE DE MACROMOLÉCULAS Las grandes moléculas entran y salen envueltas en una membrana. Puede ser: Endocitosis Fagocitosis Pinocitosis Exocitosis Transcitosis
58 52
59 ENDOCITOSIS Captura de sustancias e xt racelulare s mediante la invaginación de la membrana que posteriormente se estrangula y forma una vesícula intracelular. Esta se fusiona con un lisosoma para que el material ingerido se a degradado y u t ilizado posteriormente por la célula
60 FAGOCITOSIS Ingestión de partículas sólidas (bacterias, restos de células, ) Vacuola fagocítica PINOCITOSIS Ingestión de sustancias disueltas Vacuola pinocítica
61 PINOCITOSIS FAGOCITOSIS Revestimiento de clatrina
62 Amebas fagocitando
63 Endocitosis mediada por un receptor dependiente de vesículas revestidas de clatrina.es propia de macrófagos. Macromoléculas importantes para el organismo proteínas, colesterol,hormonas como la insulina, Endosoma
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65 Endocitosis Finalidad La nutrición en los organismos unicelulares En los pluricelulares ciertas células ingieren y destruyen agentes invasores, también se eliminan células muertas. v Importante en el transporte intracelular.
66 EXOCITOSIS Salida de sustancias de la célula mediante fusión de vesículas intracelulares con la membrana plasmática. Excreción: Se eliminan productos tóxicos o de desecho Secreción: se liberan di versas sustancias ( hormonas, componentes del glucocalix, enzimas digestivas, ) Se renueva la membrana plasmática Se secre ta la matriz e xtracelular (tejido conectivo)
67 EXOCITOSIS
68 TRANSCITOSIS Es el conjunto de fenómenos que permiten a una sustancia atravesar todo el citoplasma celular, desde un polo al otro de la célula Implica endo y exocitosis Propio de las células endoteliales de los capilares sanguíneos: transporte de sustancias desde la sangre a los tejidos y viceversa
69 TRANSCITOSIS
70 64
71 65
72 RECEPCIÓN Y TRANSDUCCIÓN DE SEÑALES (Comunicación celular) 65
73 65
74 65
75 ++
76 MATRIZ EXTRACELULAR
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78 Formada por un conjunto de moléculas
79 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia
80 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula.
81 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de
82 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de algunos tejidos de vertebrados
83 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que
84 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas
85 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,
86 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Cara externa de la membrana plasmática de algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,
87 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Hidrofílicas. Cara externa Resistentes de la membrana plasmática de a la compresión algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos,
88 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Hidrofílicas. Cara externa Resistentes de la membrana plasmática de a la compresión algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos, Refuerzan la matriz. Resistencia a estiramientos
89 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Hidrofílicas. Resistentes Cara externa de la membrana plasmática de a la compresión algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos, Refuerzan la matriz. Resistencia a estiramientos Proporcionan elasticidad
90 Formada por un conjunto de moléculas sintetizadas y secretadas por la propia célula. Hidrofílicas. Cara externa Resistentes de la membrana plasmática de a la compresión algunos tejidos de vertebrados Es una especie de cemento biológico que puede dar lugar a estructuras muy especializadas en tejidos de sostén, tendones, cartílagos, Refuerzan la matriz. Resistencia a estiramientos Responsables de la adherencia celular Proporcionan elasticidad
91 Estructura gelatinosa hidratada: ü Proteoglucanos ü Fibras proteicas De colágeno De elastina ü Glucoproteínas estructurales Laminina Fibronectina
92 FUNCIONES DE LA MATRIZ EXTRACELULAR Mantener unidas las células del mismo tejido ( resistencia y elasticidad) Vía de comunicación Crecimiento y diferenciación celular
93 PARED CELULAR VEGETAL
94 COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA Proporciona consistencia y rigidez. Resiste cambios de presión osmótica. Formada por microfibrillas de celulosa inmersas en una matriz o c e me n t o ( h e m i c e l u l o s a, pectinas, agua, sales,...). Se puede impregnar de otras sustancias (lignina, suberina, ceras, cutina,...
95 Cada microfibrilla: 2000 cadenas de celulosa
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97 La pared celular presenta: lámina media, pared primaria y pared secundaria
98 Pared secundaria: se forma al final, cuando la célula está madura. Rica en microfibrillas y poca matriz (25%-35% de agua) Lámina media: se forma al final de la mitosis. Es la más externa y es común a células vecinas. rica en sustancias pécticas de aspecto gelatinoso Pared secundaria Pared primaria: rica en sustancias cementantes y pocas microfibrillas. Pared primaria Lámina media Pared primaria
99 Pared secundaria x3000
100 ESPECIALIZACIONES DE LA PARED PUNTEADURAS: formadas por lámina media y pared primaria
101 PLASMODESMOS: conductos citoplasmáticos muy finos que comunican células vecinas
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103 FUNCIONES DE LA PARED CELULAR Ø Dar forma y protección a la célula Ø Unir células entre si Dar forma y protección a la célula Ø Les permite vivir en medios hipotónicos Unir células entre si Ø Es responsable del porte erecto de las plantas Les permite vivir en medios hipotónicos Es responsable del porte erecto de las Ø Barrera para el paso de agentes y sustancias plantas patógenas Barrera para el paso de agentes y sustancias patógenas
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