Biología: Proteínas de la Membrana Plasmática

Clasificacion de proteinas según grado de asociación a la membrana

• Las proteínas integrales atraviesan la membrana plasmatica con regiones hidrofobicas en el interior de la membrana y regiones hidrofilicas hacia el exterior
• La mayoría de las proteínas integrales son glucoproteínas.
• Las proteínas periféricas se ubican principalmente en la cara interna de la membrana y no presentan zona hidrófoba.

Funciones de las proteínas de la membrana plasmática

• Actúan como poros o canales para el paso de sustancias.
• Transportan sustancias específicas a través de la membrana.
• Funcionan como receptores para distintas sustancias como hormonas y neurotransmisores.
• Catalizan reacciones en la superficie de la membrana siendo enzimas.
• Marcando la identidad celular para el reconocimiento por parte de otras células y sustancias.

Fluidez de la membrana

• Los lípidos se pueden mover lateralmente intercambiándose con moléculas vecinas.
• Este movimiento de difusión lateral es importante para la fluidez de la membrana; a mayor difusión, mayor fluidez.
• La rotación es un movimiento frecuente en la membrana, la molécula gira sobre su propio eje longitudinal.
• La flexión de la cadena de ácidos grasos del lípido también contribuye a la fluidez de la membrana.
• El movimiento menos frecuente es el flip-flop que implica el intercambio de moléculas de lípidos entre monocapas y requiere un gran consumo de energía debido a que la cabeza polar debe atravesar la parte hidrófoba.

Factores que afectan la fluidez de la membrana

• El aumento de temperatura aumenta la fluidez de la membrana.
• Las cadenas de ácidos grasos más cortas hacen la membrana más fluida.
• Un mayor grado de insaturación de los ácidos grasos aumenta la fluidez de la membrana.

Sistema de endomembranas - Aparato de Golgi

• Formado por dictiosomas que varían en número según el tipo celular y estado funcional.
• Cada dictiosoma es una estructura formada por una serie de cisternas aplanadas o sáculos.
• El aparato de Golgi se comunica con el RE y sus funciones son la modificación, transporte y secreción de proteínas.
• Se diferencian dos caras en los dictiosomas: cara cis y cara trans.
• La cara cis o de formación es la más próxima al núcleo y recibe proteínas de los ribosomas por medio de vesículas provenientes del RER.
• La región intermedia es una zona de transición donde se modifican y preparan las proteínas para el transporte.
• La cara trans es la más próxima a la membrana plasmática y desde ella se liberan las proteínas dentro de vesículas de secreción que se dirigen a la membrana plasmática para ser expulsadas o a otras estructuras celulares.

Sistema de endomembranas - Lisosomas

• Vesículas membranosas que contienen enzimas digestivos.
• Participan en la digestión intracelular de partículas exógenas, organulos y proteínas de la matriz citoplasmática.
• En algunos casos pueden ser vertidos al exterior para la digestión extracelular.
• Se forman en la cara trans del aparato de Golgi.
• La membrana lisosomal presenta características especiales:
  • Proteínas muy glucosiladas en la cara interna para evitar que los enzimas la ataquen.
  • Sistema de transporte llamado bomba de protones que mantienen el pH interno ácido alrededor de 5, el óptimo para las enzimas digestivas.
  • Proteínas de transporte que permiten la salida de productos resultantes de la digestión.

Tipos de lisosomas

• Lisosomas primarios:
  • Contienen solo enzimas digestivos.
  • No han intervenido en ningún proceso digestivo.
  • Pueden participar en la digestión celular o ser liberados al exterior.
• Lisosomas secundarios:
  • Contienen materiales resultantes de la digestión, enzimas, sustratos y productos de la hidrólisis.
  • Se forman a partir de lisosomas primarios por fusión con vesículas que contienen material fagocitado.

Organulos Energéticos

• Los orgánulos energéticos son las mitocondrias y los peroxisomas.
• Se encargan de la obtención de la energía necesaria para el funcionamiento celular.
• No están relacionados entre sí y se forman a partir de otros preexistentes, a diferencia de los organulos del sistema de endomembranas.
• Las células vegetales también tienen cloroplastos como organulos energéticos que transforman energía lumínica en energía química mediante la fotosíntesis.

Organulos Energèticos - Mitocondrias

• Las mitocondrias son los organulos encargados de la obtención de energía mediante la respiración celular.
• Tienen una forma alargada en general y una estructura compuesta por: Membrana mitocondrial, espacio intermembranoso y matriz mitocondrial.
• Membrana mitocondrial:
  • Membrana externa: Lisa, define la forma de la mitocondria, con gran permeabilidad debido a la presencia de porinas.
  • Membrana interna: Presenta pliegues llamados crestas, incrementando la superficie. Es impermeable y contiene un 75% de proteínas y un 25% de lípidos.
• Matriz mitocondrial: Es el espacio delimitado por la membrana interna, en esta zona se sintetizan algunas proteínas mitocondriales (alrededor del 10%).

Teoría endosimbiótica

• Lynn Margulis presentó en 1967 la teoría endosimbiótica, la cual propone que el origen de las células eucariotas está en sucesivas incorporaciones endosimbióticas de procariotas.

Citoesqueleto

• Es una red de tubos y filamentos que determina la forma celular, posición y desplazamiento de orgánulos, movimiento y división celular.
• Formado por microfilamentos, filamentos intermedios, microtúbulos y proteínas accesorias.

Citoesqueleto - Microfilamentos

• Fibras formadas por actina, proteína globular que se polimeriza formando largas hélices dobles: filamentos de actina.
• Se unen a la membrana celular mediante proteínas.
• Funciones:
  • Contracción muscular.
  • Endocitosis, exocitosis y transporte de vesículas.
  • Formación del esqueleto citoplasmático.
  • Formación de microvellosidades y estereocilios.
  • Adhesión y migración celular.

Citoesqueleto - Filamentos Intermedios

• Fibras o pequeños tubos muy resistentes a las tensiones mecánicas que forman una red del núcleo a la periferia celular.
• Se anclan a los complejos de unión intercelulares o a la matriz extracelular.
• La unidad básica está compuesta por diferentes proteínas fibrosas.
• Abundantes en células epiteliales, musculares y nerviosas.
• Funciones:
  • Permiten a las células soportar tensiones mecánicas, dando soporte al núcleo, axones, organulos citoplasmáticos y contactos celulares.
  • Intervienen en la comunicación intercelular

Citoesqueleto - Microtubulos

• Tubos huecos cuya unidad básica es la tubulina, proteína globular polar.
• Encontramos alfa-tubulina y beta-tubulina que se unen para formar dímeros.
• Funciones:
  • Transporte intracelular de vesículas y orgánulos.
  • Movimiento de cilios y flagelos.
  • Formación del huso mitótico durante la división celular.

Núcleo - Membrana Nuclear

• Doble membrana que delimita el núcleo.
• Membrana externa: Unida al RE y con ribosomas adosados en su cara citoplasmática.
• Membrana interna: Tiene filamentos intermedios asociados en su cara interna, con funciones de anclaje de la cromatina y regulación del crecimiento de la envoltura nuclear.

Núcleo - Membrana Nuclear - Poros Nucleares

• El paso de sustancias se realiza mediante poros nucleares que son estructuras complejas llamadas complejo del poro.
• El paso de moléculas requiere gasto energetico y las moléculas deben estar marcadas con una secuencia especifica de aminoácidos.
• Las secuencias son reconocidas por proteínas del complejo llamadas importinas y exportinas.

Núcleo - Nucleoplasma

• Región delimitada por la membrana nuclear que se continúa con el citoplasma por medio de los poros.
• Contiene:
  • Cromatina
  • Nucléolo
  • Enzimas implicadas en el procesamiento del ADN y ARN
  • Algunos receptores para hormonas.

Núcleo - Nucleoplasma - Cromatina

• Formada por ADN asociado a proteínas (histonas y no histonas).
• Estructura dinámica que adapta su estado de compactación y empaquetamiento para optimizar los procesos de replicación, transcripcion y reparación del ADN.
• La unidad estructural es el nucleosoma, formado por un filamento de proteínas histonas alrededor de las cuales se enrolla la doble hélice del ADN.
• Se observan al microscopio electrónico como un «collar de perlas» de 10nm de grosor.
• Los nucleosomas se empaquetan en una estructura de 30nm llamada solenoide.