Membrana: estructura y función

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Laura Vera Navarro
hace 9 años
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1 Membrana: estructura y función

2 La membrana plasmática es el límite que separa a la célula viva de su ambiente La membrana plasmática posee permeabilidad selectiva, permitiendo a algunas substancias atravesarla más facilmente que otras

4 Las membranas celulares son mosaicos fluidos de lípidos y proteínas Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en la membrana plasmática Los fosfolípidosson moléculas anfipáticas, que poseen regiones hidrofóbicas e hidrofílicas El modelo de mosaico fluido establece que una El modelo de mosaico fluido establece que una membranaes una estructura fluida con un mosaico de distintas proteínas inmersas en ella

5 Modelos de Membrana Las membranas han sido analizadas químicamente y se encontró que poseen proteínas y lípidos Los científicos que estudiaron la estructura de la membrana hipotetizaron que la estructura de la misma debería ser una bicapa lipídica En 1972, Singer & Nicolson propusieron que la membrana es un mosaico de proteínas dispersas e individualmente insertadas en la bicapa fosfolipídica

6 LE 7-2 WATER Hydrophilic head Hydrophobic tail WATER

7 En 1935, H. Davson & J. Danielli propusieron el modelo de sandwich en el cuál la bicapa fosfolipídica se encontraba entre dos capas de proteínas globulares Estudios posteriores encontraron problemas con este modelo, particularmente con la ubicación de proteínas de membrana, las cuales poseeen regiones hidrofílicas e hidrofóbicas En 1972, Singer & Nicolson propusieron que la membrana es un mosaico de proteínas dispersa dentro de la bicapa fosfolipídica, con sólo las regiones hidrofílicas de las proteínas expuestas al agua

8 LE 7-3 Hydrophilic region of protein Phospholipid bilayer Hydrophobic region of protein

9 Estudios de fractura por congelación de la membrana plasmática apoyaron el modelo de mosaico fluido La fractura por congelación es una técnica especial que separa la membrana a lo largo de la parte media de la bicapa fosfolipídica

10 LE 7-4 Extracellular layer Knife Proteins Plasma membrane Cytoplasmic layer Extracellular layer Cytoplasmic layer

11 La Fluidez de las Membranas Los fosfolípidos dentro de la membrana plasmática pueden moverse dentro de la bicapa La mayoría de los lípidos y algunas proteínas se mueven lateralmente En raras ocasiones una molécula puede hacer un movimiento de flip-floptransversal a través de la membrana

12 LE 7-5a Lateral movement (~10 7 times per second) Flip-flop (~ once per month) Movement of phospholipids

13 A medida que la temperatura desciende, las membranas cambian de un estado fluido a un estado sólido La temperatura a la cuál la membrana solidifica depende de los tipos de lípidos que la forman Las membranas ricas en ácidos grasos no saturados son más fluidas que aquellas ricas en ácidos grasos saturados Las membranas deben ser fluidas para funcionar correctamente (normalmente tienen un estado de fluidez semejante al aceite comestible)

14 LE 7-5b Fluid Viscous Unsaturated hydrocarbon tails with kinks Membrane fluidity Saturated hydrocarbon tails

15 El esteroide colesterol tiene distintos efectos sobre la fluidez de la membrana a diferentes temperaturas A temperaturas cálidas (ej. 37 C), el colesterol evita el movimiento de fosfolípidos A temperaturas bajas, el colesterol mantiene la fluidez de la membrana previniendo el compactamiento de la misma

16 LE 7-5c Cholesterol Cholesterol within the animal cell membrane

17 Algunas proteínas en la membrana plasmática pueden moverse dentro de la bicapa Las proteínas son mucho más grandes que los lípidos y se mueven más lentamente Para investigar si las proteínas de membrana se Para investigar si las proteínas de membrana se mueven, los investigadores fusionaron células de ratón y células humanas

18 LE 7-6 Membrane proteins Mouse cell Human cell Hybrid cell Mixed proteins after 1 hour

19 Proteínas de Membrana y sus Funciones La membrana es un collagede diferentes proteínas inmersas en la matríz fluida de la bicapa lipídica Las proteínas determinan la mayoría de las funciones específicas de la membrana Las proteínas periféricas no están inmersas en la membrana Las proteínas integrales penetran el core hidrofóbico de la membrana y frecuentemente atraviesan la misma

20 LE 7-7 Fibers of extracellular matrix (ECM) Glycoprotein Carbohydrate Glycolipid EXTRACELLULAR SIDE OF MEMBRANE Cholesterol Microfilaments of cytoskeleton Peripheral proteins Integral protein CYTOPLASMIC SIDE OF MEMBRANE

21 Las proteínas integrales que atraviesan la membrana se denominan proteínas transmembrana Las regiones hidrofóbicas de una proteína integral consisten en uno o más regiones de aminoácidos no polares, frecuentemente enrroscadas formando alfa hélices

22 LE 7-8 N-terminus EXTRACELLULAR SIDE C-terminus αhelix CYTOPLASMIC SIDE

23 Principales funciones de las proteínas de membrana: Transporte Actividad Enzimática Transducción de Señales Reconocimiento Célula-Célula Unión Intercelular Unión al Citoesqueleto y a la Matríz Extracelular (ECM)

24 LE 7-9a Enzymes Signal ATP Receptor Transport Enzymatic activity Signal transduction

25 LE 7-9b Glycoprotein Cell-cell recognition Intercellular joining Attachment to the cytoskeleton and extracellular matrix (ECM)

26 El Rol de los Carbohidratos de Membrana en el Reconocimiento Célula-Célula Las células se reconocen unas a otras por unión a moléculas de superficie, frecuentemente carbohidratos, sobre la membrana plasmática Los carbohidratos de membrana pueden estar unidos covalentemente a lípidos (formando glucolípidos), o más frecuentemente, a proteínas (formando glicoproteínas) Los carbohidratos sobre la cara externa de la membrana plasmática varían entre especies, individuos, e incluso entre tipos celulares en un mismo individuo

27 Síntesis y Composición de las Membranas Las membranas poseen caras externas e internas distintintivas La distrubución asimétrica de proteínas, lípidos, y carbohidratos asociados en la membrana plasmática es determinada cuando la membrana es formada en el RE y en el Aparato de Golgi

28 LE 7-10 ER Transmembrane glycoproteins Secretory protein Glycolipid Golgi apparatus Vesicle Secreted protein Transmembrane glycoprotein Plasma membrane: Cytoplasmic face Extracellular face Plasma membrane:

29 La Estructura de la Membrana Determina su Permeabilidad Selectiva Un célula debe intercambiar materiales con su ambiente, un proceso que es controlado por la membrana plasmática Las membrana plasmática es selectivamente permeable, regulando el tráfico molecular de la célula

30 La Permeabilidad de la Bicapa Lipídica Moléculas hidrofóbicas (no polares), como los hidrocarburos, lípidos, O 2 y CO 2, pueden disolverse en la bicapa lipídica, y pasar a través de la membrana rápidamente El núcleo centrál hidrófobo de la membrana plasmática impide el paso directo de iones y de moléculas polares

31 Proteínas de Transporte Las proteínas de transporte permiten el pasage de substancias hidrofílicas a través de la membrana Algunas proteínas de transporte, denominadas proteínas de canal, poseen un canal hidrofílico el cuál ciertas moléculas o iones pueden usar como tunel Un tipo de proteínas de canal denominadas acuaporinasfacilitan el pasaje de H 2 O a través de la membrana

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