Membrana Plasmática: Estructura y Funciones

Membrana Plasmática (Plasmalema)

• Es una lámina delgada de 5 a 10 nm que rodea el contenido celular y separa el medio intracelular (MIC) del extracelular (MEC).
• La membrana plasmática (MP) se compone de proteínas insertadas o adheridas a una bicapa lipídica fluida, según el modelo de mosaico fluido.

Funciones de la Membrana Plasmática

• La MP separa el MEC del MIC, permitiendo composiciones únicas en cada uno.
• Las membranas internas en células eucariotas dividen el interior celular en compartimentos especializados.
• Las enzimas se unen a la MP para facilitar el encuentro con sustratos y la formación de productos.
• Regula el paso de sustancias entre medios.
• Facilita el paso de nutrientes y crea gradientes iónicos.
• Proteínas receptoras captan estímulos externos e inician respuestas celulares.
• Proteínas de unión permiten la comunicación y adhesión celular.
• Sistemas en la MP generan ATP en procariotas (respiración y fotosíntesis); en eucariotas, estos sistemas están en organelos.

Lípidos de Membrana

• Son moléculas anfipáticas con una cabeza polar (hidrofílica) y una cola apolar (hidrofóbica).
• En soluciones acuosas, forman bicapas con hojas E (hacia el MEC) y P (hacia el MIC).
• Las cabezas polares se orientan hacia el medio acuoso, mientras que las colas apolares se encuentran en el centro de la bicapa.
• En laboratorio, forman liposomas: bicapas esféricas que encierran un espacio acuoso interno.
• Los liposomas se usan para estudios y para administrar medicamentos polares y apolares.

Composición y Asimetría de la Bicapa Lipídica

• La MP presenta composiciones variables según el organismo, tipo celular u orgánulo.
• En membranas animales, los componentes se clasifican en fosfoglicéridos, esfingolípidos y colesterol.

Tipos de Lípidos en la Bicapa

• Fosfoglicéridos: Poseen colas apolares de dos ácidos grasos unidos a glicerol y una cabeza polar con fosfato y un segundo alcohol.
• Ejemplos de fosfoglicéridos: fosfatidil-colina (PC), fosfatidil-etanolamina (PE), fosfatidil-inositol (PI) y fosfatidil-serina (PS). el fosfatidil-glicerol (PG) es exclusivo de bacterias, el difosfatidil-glicerol (DPG) es propio de mitocondrias y bacterias.
• Esfingolípidos: Tienen colas apolares de ceramida (esfingosina más ácido graso).
• Ejemplos de esfingolípidos: esfingomielina (SM) con fosfato y colina, cerebrósidos (Gal o Glc), y gangliósidos (oligosacárido).
• Colesterol: Lípido esteroide con una cola apolar grande (anillos hexagonales y pentagonal con cola de ocho carbonos) y una pequeña cabeza polar (hidroxilo).
• La composición lipídica es diferente en cada hoja, conocido como asimetría de la bicapa.
• En eritrocitos, PC, SM y glucolípidos predominan en la hoja E, mientras que PE, PS y PI predominan en la hoja P.
• El colesterol se encuentra en proporciones similares en ambas hojas, siendo el más simétrico; los glucolípidos están solo en la hoja E, siendo los más asimétricos.

Cantidad de Lípidos E y P

• PC y SM son numéricamente más abundantes en la hoja E, mientras que PE es más abundante en la hoja P.
• En conjunto el colesterol es el más abundante 25% del total.
• La distribución de lípidos varía en diferentes membranas.
• En la vaina de mielina (células de Schwann) posee alto colesterol y glucolípidos.
• Membranas mitocondriales carecen de esfingolípidos, son pobres en colesterol (3%) y ricas en DPG (cardiolipina).
• La membrana plasmática bacteriana carece de esfingolípidos y colesterol, siendo rica en PG y DPG (cardiolipina).

Proteínas de Membrana

• La cantidad variable de proteínas es diferente entre eritrocitos (60%) y la vaina de mielina (20%).
• Hay tres formas de asociación a la membrana plasmática (MP): integrales, periféricas y ancladas.

Proteínas Integrales

• Son las más comunes y se unen fuertemente a la bicapa lipídica por interacciones no covalentes, necesitan detergentes para su extracción.
• Incluyen proteínas transmembranosas unipaso, multipaso y proteínas integrales no transmembranosas.
• Proteínas transmembranosas unipaso: Dominio extracelular, dominio alfa hélice que atraviesa ambas hojas y dominio citosólico.
• Proteínas transmembranosas multipaso: Similar a las unipaso, pero su dominio transmembranoso tiene dos o más hélices alfa.
• Los dominios intra y extracelulares tienen a.a. polares, las hélices transmembranosas tienen a.a. apolares que interactúan con las colas lipídicas.
• Las membranas de bacterias y mitocondrias contienen proteínas que forman conductos transmembranosos cuyas paredes son láminas β (proteínas tipo barril β-laminar).

Proteínas Periféricas

• Se unen débilmente a la superficie de la membrana plasmática mediante puentes de H o interacciones iónicas, se extraen alterando el pH o la salinidad del medio.

Protéinas Ancladas

• Se unen covalentemente a moléculas que se sumergen en la bicapa, necesitando de enzimas para romper los enlaces y extraerse.
• Las anclas moleculares comunes son el glicosil fosfatidil-inositol (GPI) y ácidos grasos/prenilos (poliprenoides).
• El glicosil fosfatidil-inositol (GPI) es un glicosil típico de la hoja E la cual consta de un PI unido a un oligosacárido NAGIc y tres Man, unidos a un fosfato y etanolamina
• Los ácidos grasos con 14-16C o prenilos 15-20C es un ancla típica de la hoja P.

Carbohidratos de Membrana (Glucocáliz)

• Cubierta de carbohidratos en la superficie externa de la MP de células animales y protistas con funciones de mediación entre células, protección mecánica, modulación de la actividad celular e identificación celular.
• Estructuralmente, incluye oligosacáridos unidos a proteínas (N-unidos NAGlc y Asn, O-unidos NAGal y Ser/Thr) o a ceramidas (gangliósidos).
• Gal/Glc covalentemente unidas a ceramida (cerebrósidos).
• GAGs de proteoglicanos de membrana
• Los diversos oligosacáridos contienen información relacionada con la identidad celular (especie, individuo u órgano).
• Un ejemplo es el sistema sanguíneo ABO, determinado por los oligosacáridos en la superficie de los eritrocitos.

Polaridad Celular y Dominios de Membrana

• Las células polarizadas muestran comportamientos distintos en sus extremos.
• La membrana plasmática presenta dominios con características únicas, delimitados por proteínas "barrera".
• En células epiteliales se reconocen un dominio apical y basolateral.

Fluidez de Membrana

• Es la capacidad de la membrana para permitir el movimiento de sus moléculas, mientras más móviles más fluidez, mientras menos móviles, más viscosidad.
• En condiciones normales, la membrana plasmática se caracteriza por ser un cristal líquido donde lípidos y proteínas se mueven en el plano de la bicapa.

Movilidad Lípida

• Estos lípidos pueden girar sobre su eje, balancearse, flexionar y extender sus colas apolares, difundirse lateralmente en una hoja de la bicapa dentro de un dominio específico y experimentar difusión transversal (flip-flop), cambiando de una hoja a otra es el más restringido.

Movilidad Proteica

• Puede girar y difundirse lateralmente con niveles variables de libertad.
• Difusión lateral aleatoria se produce si la proteína sólo está asociada con lípidos sin la interferencia de otras proteínas.
• Difusión lateral dirigida sucede cuando el dominio citosólico se une a una proteína motora.
• Difusión lateral nula ocurre cuando la proteína está anclada al citoesqueleto, la matriz extracelular u otras proteínas.

Determinantes de la Fluidez

• La fluidez es influenciada por factores que van a favorecerla y a dificultarla.
• La fluidez se va a favorecer por una mayor temperatura ambiente, mayor grasa insaturada, menor longitud grasa, menor concentración de colesterol y al contrario se dificulta en menores condiciones.
• La temperatura y fluidez son amortiguadas por el colesterol hasta que la célula ajusta la saturación y longitud de los ácidos grasos.

Cambios en los Ácidos Grasos de los Lípidos de la Bicapa

• Se remodelan mediantes dos procesos enzimáticos que son la desaturación, convierte los ácidos grasos saturados en insaturados por la enzima desaturasa.
• Otro proceso enzimático es la redistribución, donde las fosfolipasas A pueden eliminar acidos grasos remplazados por las acil-transferasas.
• El estado cristalino y líquido es mantenido por ese mecanismo si operan dentro de cierto rango de temperatura y si este rango es rebasado la MP cambiara su estado físico a gel cristalino, esto ocurre en la temperatura de transición.

Balsas Lipídicas

• Son áreas especializadas dentro de la membrana plasmática donde la fluidez es menor.
• Ricas en esfingolípidos y colesterol, fosfoglicéridos con ácidos grasos saturados.
• Permiten que las proteínas se movilicen juntas como una zona.

Resistencia y Elasticidad de la Membrana

• La MP resiste a la deformación debido a la presencia de un esqueleto de membrana, una red de proteínas periféricas asociadas a proteínas integrales del lado citosólico.
• Los componentes del esqueleto de membrana del eritrocito son.
• La espectrina es heterodimérica fibrosa, tiene sub α y sub β tiene 100 nm de largo a 2 espectrinas se asocian con extremo formando un filamento de 200 nm.
• El filamento de Actina F/Tropomiosina, también lla microfilamento o filamento actina es uno de los principales componentes del citoesqueleto.
• Las tropomiosinas proteicas sirven para regular.
• Aquirina proteina globular para unir el filamento de espectrina
• Banda 4.1 proteína globular que también ayuda a unir estos complejos con prote integrales con la glucoforina
• Otras prote existentes son la tropomodulina Banda 4,2, aducina , etcétera
• El resto del esqueleto de membrana usa proteínas integ transmembranosas
• Bandas 3 son un intercambiador cloruro/bicarbonato, proteína heterodimerica que cada subunidad atraviesa 12 veces la MP una glicoproteina formada por oligosac que representan del 6 al 8% y ella es unida a la anquirina
• Glucoforina homodimerrica su unidad es unipaso y ella es unida a las actina f Tropomiosina la prote es formada en un 60% por 16 oligosacáridos Unidos también es rica en SiA carga para que los eritrocitos se repelen evitando la aglomeración

Permeabilidad de la Membrana

• Es la capacidad de ser atravesada por partículas en el entorno.
• Las células constan de membranas semipermeables que permiten ciertas partículas y bloquean otras.
• Gradiente químico y electroquímico.
• Gradiente químico es la diferencia de concentración de solutos.
• Gradiente electroquímico diferencia de cargas en iones.

Gradientes iónicos

• El fibroblasto es un modelo a estudio por sus gradientes ↑[Na+] MEC ↓[Na⁺] MIC 15:1 ↓[K+] MEC ↑[K+] MIC 1:28 ↑[Cl-] MEC ↓[Cl-] MIC 12:1 ↑[Ca2+] MEC ↓[Ca2+] MIC 10.000:1 ↓[Mg2+] MEC ↑[Mg2+] MIC 1:30 ↓[H+] MEC ↑[H+] MIC 1:2 ↑[Glc] MEC ↓[Glc+] MIC 10:1
• La presencia es mas extracel, glucosa y iones de calcio, sodio y cloruro al potacion el magnesio y proton son el interior
• Modelo puede variar según el tipo, parietales tienen la H+ miles de aumento en el MEC y los enterocitos el Glc es mayor 20,000 veces más

Los Movimientos y Difusiones

• Son movimientos espon que definen el flujos de particulas con alta region y baja.
• Moverle a favor de gradiente o en contra, favor es entrar, contra es salir, este flujo neto se da entre entre salida y entrada entre el MEC y el Mic
• La diálisis en solutos que lo atraviesan y su disolvente es osmosis, la cual puede traer alteraciones en las situaciones.

Las Alteraciones

• El Medio Hipertónico produce el agua sale y cel reduciendo su volumen.
• El Medio Hipotonico el agua entra por menor cantidad de soluto que el Mic
• Medio Isotónico entra y sale con misma proporción y volumen

Mecanismos de Permeabilidad

• Las cel con pared tienen procesos limitados en volumento protegidos con bacterias, la MP se despega, plasmólisis
• Se dividen en dos grupos. Pasivos y activos

Mec Pasivos

• Transitan particul a la energia sin consumir energía aprovechan la particula cinética.
• Dif simple en bicapa
• Dif mediada por el agua por acuaporinas
• Dif mediadas por canales
• Dif faciles por transport.

Mec Activos

• Solo se dan en particulas con AP y con la energ cinetic
• Diálisis se dan entres particulas polar muy peq y sin carga o de polares
• Coeficiente de partición octanol/agua

Difusión de Agua

• Mediadas por acuaporinas AQP las prote integrales homotetramericas y canal de hilera. Capa alcanza 40000 M por seg o 1000 M por cada A
• Interior hay por parejas unidas por puentes de H o carbinolos hace que H+ no se cuelen y es la especial

AQP -2

• En células tubulares la vasopresina solo se va a unir si una señar lo indica y causara DM

Difusión Mediada por Canales Iónicos

• Son proteínas integrales y pasan iones afavoreciendo gradiente electroquímico de especifica
• Velocidad muy especific

Tipos de Canales

• Iónicos fugas casi siempre abiertos y se pueden cerrar por fosforilación
• Iónicos dependientes de ligando señales se va a unir va a permitir si esta abierta por ej neurotransmisores
• Iónicos dependientes de voltaje voltaje las MP se abren por cambios eléc en su porción censora.
• Iónicos mecanoactivaodos poseen tapa una fuerza va a actuar sobre estos que se abren por ser extrabilizada

Difusiones facilitada

• Hay proteínas integ transportad facil y va a ver cambio.

Prote Tipos de Transportadores

• Los tranport. Facilit. Son específic y saturables, suel permitir el paso de molé polares tipos de aa
• Familia GLUT General facilita la entrea con el MEC que tiene GLU 2 excepto en el entero.
• Un especial la GLUT -4 en adiposas y múscular solo vas operr la unión exeter la llamado en la cel provocaran DB

Estruct de Canales

• Prote con los modelos. Mejor estudiada con premeab principalmente 3 iones
• Canal de K+ bacteriano dependiente. Potasio integral Homotertametica de 4 un va acarrear el K+. Surcos

Prote Subunidad

• Hélice H1 ayuda
• Reg azar es conex
• Helice P sum
• Otraz es zona filtre GYGVT
• Hélice ME trayectbis flex es una zona 6.5 con estado 3.5

El Canal k+ eucariota voltaje

• El Shaker integra la homo cuatro sub y el lado para salia de l k + tiene citosólica y intramem
• Helicesss -4 inter cone por azar que son dominions sens . S4 rico en carags
• Helice S5 homo
• Reg azar cone h +5 a la Hélice P de kCSA sum hoj e bi homo C
• Otra vez que conp helice 5 por el domino poro entre los animales varia Na y de los K + su helice PVP
• Las poros citos de de un tallo dominio t1 que se unen de un cola y tiene una tapón h y con Asp Glu carga

Es 3 Estados Funcíclos

• Cenando 6 va 6 a un vontaje 70mv en reposo
• Abirienodo se separan los volt
• Dessactivado atraviesa una tapa

Transporte Activo y Vaina

• Las 2
• Na depend colina
• Integra hetreo a la
• Va hacer a
• Dominios rece
• Esta
• Meca que fuerza la AP no es espo y consu En.
• La grads las divides act prim y act sec.

Mec de tranpore Ac y

• Proti integr a la. Es bomba . Las cel
• Energia es siempre ATP . La mayo es la ATPasas
• Energia puede se usad por luz.

Las Bomba

• Hidrolizar a la luz - a ADP aproveh con proceso div entre 3
• TPasas ABC abundan y dimensi ATP a region una . El la AB.
• Suelen a las . Las b EL riñón tumo dan resist al fibrosis que dan resistencia Al CL
• Tripasa tipo v su conp mul de la . Que hombean h . Va las
• TPAsa a la tipo p se carec las usan se auto . Va al la y retículo de cel.

Potencial de Membrana

• Diferencia de cargas en ambos lados.
• Voltaje medido en milivoltios(mV).
• Cargas mas positivas en exterior.
• Potencial voltaje 0.

El cuerpo tiene.

• Poner la M simultamea
• Na expulsadas al MEC impulsar cargas
• Potasion introdu entre bom se escapar ayu el predo cara
• Canal de solo poca . si no potacio va
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Proceso fase

• Abas leg Estimu has
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