Unidad básica estructural y funcional de los organismos
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- Patricia Carrizo Lucero
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1 Escuela Universitaria de Tecnología Médica - Escuela de Parteras Facultad de Medicina Universidad de la República UTI Biología Celular y Tisular Biomembranas Luciana Negro Departamento de Histología y Embriología 2017 Célula Unidad básica estructural y funcional de los organismos 1
2 Célula Procariotas (pro: antes ) Eucariotas (eu: Verdadero, Karyon: núcleo ) Núcleo Citoplasma Organelos Citosol Membranas biológicas: sistema endomembranoso 2
3 Membranas biológicas Cómo visualizarlas? No se ven al microscopio óptico Membranas biológicas Cómo visualizarlas? No se ven al microscopio óptico Sí con el microscopio electrónico Apariencia trilaminar 2 capas electrondensas separadas por una región central electronlúcida 5-8 nm de espesor 3
4 Membranas biológicas Estructura básica: Bicapa lipídica + proteínas Interacciones no covalentes Modelo actual: Mosaico fluido Estructura dinámica Bicapa lipídica Forma la estructura básica de las membranas Lípidos: 50% de la masa de las membranas Anfifílicos: -Extremo hidrofílico (polar) -Extremo hidrofóbico (no polar) 4
5 Membrana plasmática Funciones: Mantenimiento de la integridad celular Barrera de permeabilidad selectiva: Aísla al citoplasma Interacción de la célula con su entorno: sensores de señales del medio Membrana plasmática Componentes lipídicos principales: Fosfolípidos (mayoritarios) Colesterol (exclusivo de células animales) Glucolípidos Fosfolípidos 5
6 Lípidos de membrana Lípidos de membrana (polares) Fosfolípidos Glucolípidos fosfoglicéridos Esfingolípidos Esfingoglicolípidos Gliceroglicolípidos Ácido graso Ácido graso Glicerol Esfingosina Ácido graso Ácido graso Ácido graso PO 4 Alcohol PO 4 Colina Esfingosina Mono u oligosacárido Glicerol Ácido graso Mono o disacárido (SO 4 ) (Sulfolípidos) Lípidos de membrana Fosfolípidos (los más abundantes) fosfoglicérido 6
7 Lípidos de membrana Fosfolípidos (los más abundantes) Fosfatidilcolina Fosfatidilserina Fosfatidiletanolamina Esfingomielina Fosfoglicéridos Esfingolípido Lípidos de membrana Colesterol Glucolípidos 7
8 Los fosfolípidos forman bicapas espontáneamente Energéticamente desfavorable Energéticamente favorable La bicapa lipídica es un fluido bidimensional Las moléculas de lípido difunden en la bicapa Movimiento lateral libre dentro de la monocapa No hay movimiento espontáneo de moléculas de lípido entre una monocapa y la otra difusión lateral Flip-flop (raro) Flexión rotación 8
9 Fluidez de la membrana Depende de: Temperatura: > T = > Fluidez Composición Longitud de las cadenas de ácidos grasos: + largos = < fluidez Saturación: + insaturado (dobles enlaces en cis) = > fluidez Cadenas hidrocarbonadas insaturadas Cadenas hidrocarbonadas saturadas El colesterol afecta la fluidez y permeabilidad de la bicapa Se intercala entre fosfolípidos Inmoviliza la región más cercana al extremo polar + rígido à menor permeabilidad Afecta fluidez: > concentración = < fluidez a altas temperaturas > fluidez a bajas temperaturas Cabezas polares Región rígida Región más fluida 9
10 Balsas lipídicas (lipid rafts) Dominios especializados dentro de la membrana Ricos en esfingolípidos y colesterol Estabilizadas por proteínas Funciones: Organizar proteínas en la membrana Señalización Transporte Formación de complejos La membrana es asimétrica La composición lipídica de las 2 monocapas es diferente = funciones diferentes Fosfatidilcolina Esfingomielina Glucolípidos ESPACIO EXTRACELULAR Fosfatidiletanolamina Fosfatidilserina CITOSOL 10
11 Las membranas son asimétricas La cara interna de la membrana de vesículas y muchos organelos es equivalente a la cara externa de la membrana plasmática. (excepto organelos con doble membrana) La membrana es asimétrica La composición lipídica de las 2 monocapas es diferente Depende de: Cómo se sintetizan los lípidos de membrana Enzimas translocadoras Flipasa Flopasa Scramblasa 11
12 Síntesis de lípidos de membrana La mayoría de las bicapas lipídicas se ensamblan en el retículo endoplasmático (RE) Síntesis de lípidos de membrana Enzimas en la membrana del RE con su sitio activo hacia el citosol La síntesis de fosfolípidos ocurre en la cara citosólica de la membrana Translocadores de lípidos los distribuyen entre las 2 monocapas CITOSOL LUZ DEL RETÍCULO ENDOPLÁSMICO 12
13 Proteínas de membrana Proporcionan características funcionales específicas Proporción variable: Membrana plasmática: 50% prot. Mielina: 25% Membrana mitocondrial interna: 75% Proteínas de membrana Transmembrana o integrales Periféricas Unión covalente a cadena lipídica Hélice α 1 múltiples Barril β Anclaje a monocapa por hélice α Interacción no covalente con prot. integral 13
14 Proteínas transmembrana Hélice α Moléculas anfipáticas Barril β Muchas proteínas de membrana son glucosiladas Unión covalente de cadenas de oligosacáridos Se produce en la luz del RE y Golgi. Disposición asimétrica, únicamente del lado no citosólico de las membranas celulares (igual que glucolípidos) Glucocálix 14
15 Funciones de las proteínas de membrana Transporte Canales Transportadores Reconocimiento Receptores Macromoléculas Otras células Transducción de señales Enzimas Anclaje Citoesqueleto Célula-célula y célula-matriz Polaridad celular Transporte a través de las membranas Permeabilidad de la bicapa lipídica: MOLÉCULAS HIDROFÓBICAS PEQUEÑAS O 2 CO 2 N 2 MOLÉCULAS POLARES SIN CARGA PEQUEÑAS H 2 O Glicerol Etanol MOLÉCULAS POLARES SIN CARGA GRANDES IONES Aminoácidos Glucosa Nucleótidos H +, Na +, K + Ca 2+, Mg 2+, HCO 3 -, Cl - Requieren proteínas 15
16 Transporte a través de las membranas Tener en cuenta: Tamaño, polaridad y carga molecular Gradiente electroquímico TIPOS PARTICIPAN: Difusión pasiva Difusión facilitada Transporte activo Endo-Exocitosis Canales y transportadores Bombas (energía) Tráfico vesicular Interacciones hacia el lado no citosólico Receptores Uniones célula-célula y célula-matriz 16
17 Interacciones hacia el citosol Proteínas periféricas Transducción de señales Anclaje al citoesqueleto Dominios de membrana Las células pueden localizar proteínas y lípidos en sitios específicos de la membrana, limitando su difusión Ej: Células epiteliales Dominio apical Dominio basolateral Delimitados por uniones intercelulares Polaridad 17
18 Dominios de membrana Tráfico de membrana Transporte mediado por vesículas permite: Transportar membrana de un lugar a otro de la célula Transportar macromoléculas que no pueden atravesar la membrana 18
19 Tráfico de membrana Gemación Transporte - Fusión Bicapa lipídica Bicapa Proteína de membrana Contenido Bicapade la luz COMPARTIMENTO DONANTE GEMACIÓN Bicap a FUSIÓN Bicap a Bicapa Vesícula Bicapa de transporte COMPARTIMENTO BLANCO Captación de grandes moléculas: endocitosis PINOCITOSIS Captación no selectiva de contenido extracelular y membrana ENDOCITOSIS MEDIADA POR RECEPTOR Captación selectiva de moléculas FAGOCITOSIS Mecanismo de defensa 19
20 Bibliografía recomendada Cooper-La célula. 5ª ed (Cap. 13). Alberts. Biología molecular de la Célula. 5ª ed (Cap. 10). 20
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