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MEMBRANA PLASMÁTICA
Funciones de la membrana plasmática:
Composición de las membranas biológicas
La estructura de la membrana sería una delgada lámina formada por dos capas superpuestas de lípidos.
Como puede observarse en el esquema, las membranas también presentan glúcidos unidos por enlaces covalentes a lípidos y proteínas. Esto da lugar a los llamados glucolípidos y glucoproteínas.
Todas las membranas biológicas de los seres vivos, tanto la membrana plasmática, como las de las organelas, están formadas por (lípidos, proteínas, glúcidos)
La proporción de cada uno de estos componentes varía de acuerdo a la función que realiza cada tipo de membrana. Por ejemplo, las membranas mitocondriales tienen una proporción muy elevada de proteínas
Lípidos: La variedad de lípidos presentes en las membranas es muy amplia; sin embargo, todos poseen una característica en común: son moléculas anfipáticas. Esto significa que sus moléculas contienen una zona hidrofílica o polar y una hidrofóbica o no polar. Los fosfolípidos son los lípidos más abundantes en las membranas. Las cabezas polares están orientadas hacia el medio acuoso, las colas hidrofóbicas hacia el medio lipídico, es decir, al interior de la bicapa, constituyendo la matriz de la membrana.
La estabilidad de las bicapas lipidicas esta dada por:
. interacciones hidrofóbicas entre las colas hidrocarbonadas.
. fuerza de wan der Waals entre las colas hidrofóbicas.
. fuerzas electroestáticas y puentes de hidrogeno entre las cabezas polares de los lípidos
Estas uniones débiles le dan estabilidad y fluidez.
Las caenas hidrocarbonadas de los acidos grasos que forman parte de la cola de los fofolipidos pueden representarse:
. saturados (sin dobles enlaces)
.monoinsaturados (con un único doble enlace)
. poliinsaturado (mas de un doble enlace)
El colesterol: al ser también una molécula anfipática, presenta una orientación similar a la de los fosfolípidos: el grupo hidroxilo (polar) se orienta hacia el exterior de la bicapa y el sector hidrofóbico hacia el interior de la misma.
Funciones del colesterol:
- Inmoviliza los primeros carbonos de las cadenas hidrocarbonadas.
- previene el compactamiento de las cadenas hidrocarbonadas.
Cardiolipina: derivado de los fofolipidos que se encuentran en la membrana interna d ela mitocondria.
Dolicol: lipido que se halla en el REG.
Proteínas: Mientras que los lípidos ejercen principalmente una función estructural, las proteínas no sólo desempeñan un rol estructural sino que además son las responsables de las funciones específicas de las membranas biológicas. Estas según su función pueden agruparse en: enzimáticas, de transporte, receptoras y de reconocimiento.
Proteínas intrínsecas, integrales o transmembrana: Pueden atravesar total o parcialmente la bicapa, asomando a una o ambas superficies de la misma. Estas proteínas son moléculas antipáticas. Dentro de las proteínas integrales encontramos las:
. Proteínas monopaso: atraviesa una sola vez la membrana.
. Proteína multipaso: atraviesa dos o mas veces la bicapa lipídica.
Proteínas extrínsecas o periféricas: Se encuentran sobre la cara externa o también interna de la membrana y pueden estar ligadas tanto a las proteínas integrales como a los fosfolípidos por uniones débiles suelen interactuar con el citoesqueleto.
Hidratos de carbono: Estos se asocian covalentemente a los lípidos (glicolípidos) y a las proteínas (glicoproteínas).
Función: Proteger a la superficie de la célula de agresiones mecánicas o físicas, Poseer muchas cargas negativas, que atraen cationes y agua del medido extracelular, Intervenir en el reconocimiento y adhesión celular. Actúan como una “huella dactilar” característica de cada célula, que permite distinguir lo propio de lo ajeno, Actuar como receptores de moléculas que provienen del medio extracelular y que traen determinada información para la célula.
Las membranas son estructuras dinámicas donde los componentes pueden desplazarse en todas las direcciones sobre el plano de la bicapa. De ahí que el modelo reciba el nombre de mosaico fluido.
Existen tres tipos de movimientos posibles en las membranas:
El movimiento de flip-flop es el intercambio de fosfolípidos de una monocapa (o hemimembrana) a la otra; esta sumamente restringido, debido a la dificultad que posee la cabeza polar para atravesar el medio hidrofóbico de la matriz de la membrana. De allí que no sea un movimiento que ocurra de manera espontánea sino que está mediado por enzimas denominadas flipasas.
Factores que aumentan la fluidez e las membranas
- Ácidos grasos insaturados
- Baja concentración de colesterol
- Altas temperaturas
- Colas hidrocarbonadas cortas (dificultan el empaquetamiento)
Factores que favorecen la viscosidad
-Alto grado de saturación y mayor longitud de las colas hidrocarbonadas.
-Menor temperatura del medio
Difusión simple: Cuando la difusión se realiza entre compartimientos separados por una membrana permeable a ese soluto, se denomina difusión simple. La difusión simple no requiere gasto de ATP, ya que es un fenómeno espontáneo. Las moléculas que se movilizan por difusión simple a través de la membrana son las no polares y pequeñas, las liposolubles y las polares pequeñas, pero sin carga eléctrica neta, como el H2O.En el caso particular del H2O, la difusión simple se denomina ósmosis
Medio isotónico: la concentración en ambos lados de la MP es igual.
Hipotónico: menos concentración del soluto.
Hipertónico: mayor concentración del soluto (osmosis)
Difusión Facilitada: La difucion facilitada ocurre a favor de la gradiente , no requiere gasto de energía adicional. Aquellas moléculas que no pueden atravesar fácilmente las membranas por difusión simple debido a su polaridad y/o a su tamaño (por ej. glucosa, aminoácidos, iones, etc.), podrán hacerlo si están presentes sus respectivos transportadores. Pueden ser:
. Proteínas canal o canales iónicos
. Proteínas carrier o permeasas
Estas proteínas presentan características similares a las enzimas:
. Saturabilidad
. Especificidad
. Pueden ser inhibidas por determinadas sustancias.
Canales iónicos: Los canales iónicos son “poros” o “túneles” formados por una o varias proteínas transmembrana. En general, son de tipo multipaso, con un interior hidrofilico. Existen canales iónicos en todas las células, son altamente selectivos, porque cada canal sólo puede transportar un tipo de ion. Se mueven a una velocidad muy elevada.
La mayoría de los canales no permanecen abiertos permanentementes, los canales que se abren o cierran en presencia de sustancias son llamados dependientes de ligando y los otros dependientes de voltaje.
Carriers o permeasas: Al igual que los canales iónicos, las permeasas están formadas por proteínas transmembrana multipaso. Suelen transportar una gran variedad de iones como el HCO3- y otras moléculas polares sin carga como la glucosa.este tipo de proteínas fijan una única molecula de sustrato a la vez. Existen tres tipos de permeasas:
Monsaturada o uniporte: Transfieren UN solo tipo de soluto de un lado al otro de la membrana. A favor de su gradiente de concentraciobn
Cotransportadora o simporte: Transfieren DOS tipos de solutos, ambos en el mismo sentido. (transporte acoplado)
Contransportador o antiporte: Transfiere DOS tipos distintos de solutos en sentidos contrarios. Es decir, uno ingresa al citoplasma si, y solo si, simultáneamente el otro sale. (transporte acoplado no se puede llevar a cabo si no están presentes ambos solutos).
Transporte activo: Es un transporte que se realiza en contra del gradiente, ya sea este de concentración o eléctrico y, en consecuencia, se requerirá gasto de energía en forma de ATP. El transporte activo se realiza por medio bombas y también presenta formas de monotransporte, cotransporte y contratransporte.Posee las mismas características de especificidad y saturabilidad que la difusión
Las sustancias que se movilizan por transporte activo son en muchos casos las mismas que lo hacen a través de difusión facilitada, la diferencia fundamental es que en el primer caso lo hacen en contra del gradiente mientras que en el segundo lo hacen a favor.
Las funciones de la bomba de Na+/K+ son: Esta presente en todas las membranas plasmaticas de las células animale, es un complejo proteico formado por cuatro subunidades, su función es expulsar NA al espacio extracelular e introducir K al citosol, son movilizados contra de su gradiente electroquímico, estableciendo doferencias de concentración y carga entre el espacio extra e intracelular para ambos iones.
Mecanismo de acción de la bomba NA:
. tres iones NA se unen al dominio citoplasmático de la ATPasa, debido a la gran afinidad que existe entre ambos.
. luego se hidroliza el ATP y se fosforila la proteína. Esto lleva a un cambio conformacional en la misma.
. esto permite la translocacion de los iones NA hacia el espacio extracelular.
. a continuación de iones K del medio extracelular, donde su concentración es menor se unen a un sitio receptor de K accesible ahora desde el exterior de la celula, la unión del K con la proteína induce la liberación del fosfato.
. la desfoforilacion de la bomba, restituye la conformación original.
. esto permite la translación de iones K hacia el citoplasma, vuelve a empezar, cada ATP posibilita el transporte de 3 NA.
Funciones de la bomba NA
. Mantener diferencias en las concentraciones de Na+ y K+ intra y extracelulares
. Generar un potencial eléctrico de membrana, que es una diferencia de voltaje, o sea de carga, entre ambos lados de la membrana.
. Intervenir en la regulación del volumen celular
. Generar diferencias de concentración de Na+ o K+ para que otros transportadores pasivos utilicen indirectamente la energía potencial acumulada en este gradiente
Transporte en masa: como ingresan o abandonan la célula partículas de mayor tamaño. Esto se realiza por medio del TRANSPORTE EN MASA. Este tipo de transporte involucra siempre gasto de ATP, ya que la célula realiza un movimiento general de su estructura (en particular de la membrana plasmática y del citoesqueleto, El mecanismo por medio del cual los materiales entran a la célula se denomina endocitosis y aquel por el cual la abandonan, exocitosis.
Endocitosis: proceso por el cual se forman vesículas por medio de la membrana, y queda dentro de la celula. Las fibras de actina y miosina del citoesqueelto intervienen en este proceso, se distinguen 3 tipos: fagocitosis, pinocitosis y endositosis media por receptor.
Exocitosis: Es el proceso inverso a la endocitosis. En este caso, material contenido en vesículas intracelulares también llamadas vesículas de secreción es vertido al medio extracelular. la membrana de la vesícula pasa a “formar parte” de la membrana plasmática. Es decir, hay ganancia de membrana, mientras que en la endocitosis hay pérdida de membrana.
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