Lección 8: Estructura y funciones de las membranas celulares

Estructura y Funciones de las Membranas Celulares

• La membrana plasmática es una bicapa lipídica que delimita todas las células y se encarga de regular la entrada y salida de sustancias entre el citoplasma y el medio extracelular.
• La membrana plasmática es similar a las membranas que delimitan los orgánulos de células eucariotas.

Funciones de las Membranas Celulares

• Separa físicamente el interior de la célula del entorno.
• Regula el paso de materiales a través de ella de una manera muy específica.
• Contribuye a mantener el medio interno a unas condiciones adecuadas.
• Crea compartimentos para la separación de determinados reactivos, según interese su proximidad o lejanía.
• Sirve de anclaje para determinadas proteínas que actúan como enzimas.
• Permite a la célula almacenar energía, creando un gradiente de potencial electroquímico.

Estructura de las Membranas Celulares

• Las membranas celulares tienen una naturaleza lipo-proteica.
• El constituyente principal de las membranas son dobles capas de fosfolípidos.
• Los fosfolípidos tienen una cabeza de naturaleza hidrófila y una cola hidrófoba.
• Las proteínas se encuentran incrustadas en la membrana y a veces también se pueden encontrar carbohidratos ramificados unidos por enlaces covalentes a los lípidos o a las proteínas.

Modelo de Mosaico Fluido

• Las membranas celulares se comportan como un cristal líquido, con una distribución ordenada y un movimiento constante.
• La teoría del mosaico fluido dice que las membranas celulares son mosaicos fluidos de proteínas que flotan en una bicapa fluida de fosfolípidos.

Diversidad de Membranas Celulares

• Los carbohidratos que se unen a la membrana son normalmente cortos pero adoptan distintas configuraciones, diferenciando las células.
• Los carbohidratos vinculados al exterior tienen una función protectora respecto a los daños mecánicos o químicos, mejoran la hidratación de la superficie y la dotan de un tacto resbaladizo.

Asimetría de las Membranas Celulares

• Las membranas celulares son asimétricas, ya que la composición en la bicapa orientada hacia el exterior varía respecto de la bicapa orientada hacia el interior.
• La composición varía a lo largo de su vida, ya que está en constante síntesis y movimiento continuo.

Propiedades de las Membranas Celulares

• La fluidez: facilidad con la que se mueven los componentes de la membrana.
• La fluidez está determinada por factores como la temperatura.

Transporte a través de la Membrana

• El transporte es el movimiento de iones o moléculas entre distintos compartimentos de un sistema biológico.
• El transporte se puede estudiar a distintos niveles: entre el interior y el exterior del organismo, dentro del organismo a largas distancias y dentro del organismo a nivel celular.

Potencial Químico

• La difusión de moléculas e iones a través de la membrana biológica depende en gran parte del potencial químico.
• El potencial químico estima la energía libre por mol y tiene una gran utilidad para el estudio del movimiento de partículas a través de la membrana plasmática.

Potencial de Membrana

• El potencial de membrana es el trabajo necesario para mover una carga de un lado a otro de la membrana.
• Las proteínas de la membrana contribuyen a la generación de un potencial de membrana mediante el transporte de iones contra gradiente de concentraciones.

Transporte Pasivo y Activo

• El transporte pasivo se realiza sin consumo de energía metabólica y se basa en la difusión.
• El transporte activo se realiza con consumo de energía metabólica y permite a la célula mantener las concentraciones de solutos adecuadas entre entorno e interior.

Endocitosis y Exocitosis

• La endocitosis y la exocitosis son procesos de transporte a través de la membrana plasmática de productos incluidos en vesículas.
• La endocitosis y la exocitosis se realizan a través de vesículas que se fusionan con la membrana plasmática.

Modelo de Mosaico Fluido

• Las membranas celulares se comportan como un cristal líquido, con una distribución ordenada y un movimiento constante.
• Están compuestas por un mosaico fluido de proteínas que flotan en una bicapa fluida de fosfolípidos.

Diversidad de Membranas Celulares

• Los carbohidratos unidos a la membrana son normalmente cortos, pero adoptan diferentes configuraciones, permitiendo diferenciar las células.
• Los carbohidratos vinculados al exterior tienen una función protectora, mejoran la hidratación de la superficie y la dotan de un tacto resbaladizo.

Asimetría de las Membranas Celulares

• Las membranas celulares son asimétricas, ya que la composición en la bicapa orientada hacia el exterior y la bicapa orientada hacia el interior varía.
• La composición cambia a lo largo de la vida, con una síntesis y movimiento continuo de proteínas y lípidos.

Cambios en la Composición de las Membranas

• Las membranas tienen una serie de cambios en su composición, determinados por sus funciones.
• Estos cambios pueden incluir variaciones en el grosor, fosfolípidos, proteínas, entre otros.

Propiedades de las Membranas Celulares

• La fluidez: facilidad con la que se mueven los componentes de la membrana, influenciada por la temperatura, composición de la porción hidrófoba y presencia de esteroides como el colesterol.
• La permeabilidad: facilidad con la que una sustancia difunde a través de la membrana, dependiendo de la composición de la membrana y la sustancia que la quiera atravesar.

Proteínas de la Membrana

• Las proteínas integrales se unen directamente a la bicapa y solo son posibles de extraer con detergentes.
• Las proteínas periféricas se pueden extraer con procedimientos menos agresivos, ya que su unión a la bicapa es menor.

Funciones de las Proteínas de la Membrana

• Función de transporte: algunas proteínas pueden actuar transportando sustancias de un lado a otro de la membrana.
• Función enzimática: la mayoría de las enzimas son macromoléculas proteicas encargadas de acelerar las reacciones metabólicas.
• Transducción de señales: algunas proteínas de la membrana actúan como receptoras de señales externas.
• Reconocimiento intercelular: los anticuerpos son proteínas que se unen a los antígenos y los desactivan o marcan su destrucción.
• Unión intercelular: algunas proteínas se unen a células contiguas, impidiendo el paso de fluido entre ellas.
• Fijación al citoesqueleto y a la matriz extracelular: algunas proteínas de la membrana se unen tanto al citoesqueleto como a la matriz extracelular.

Transporte a través de la Membrana

• El transporte es el movimiento de iones o moléculas entre compartimentos de un sistema biológico.
• Se puede estudiar a nivel de transporte entre el interior y el exterior del organismo, dentro del organismo a largas distancias y dentro del organismo a nivel celular.

Potencial Químico y Potencial de Membrana

• El potencial químico estima la energía libre por mol y depende básicamente de la composición química del soluto.
• El potencial de membrana es el trabajo necesario para mover una carga de un lado a otro de la membrana, y depende de la contribución de las proteínas de la membrana.

Tipo de Transporte

• Transporte pasivo: se realiza sin consumo de energía metabólica, y se basa en la difusión a favor del gradiente de concentraciones.
• Transporte activo: se realiza con consumo de energía metabólica, para mover solutos contra gradiente del potencial químico.

Endocitosis y Exocitosis

• La endocitosis y la exocitosis son procesos de transporte a través de la membrana plasmática de productos incluidos en vesículas.