Tema 6: Membranes Biològiques

Tema 6. Membranes Biològiques

• Composició i estructura. Mecanismes de transport. Receptors de membrana.
• Les membranes biològiques són capes o envoltes contínues formades per lípids i proteïnes.
• Actuen com a límit aïllant per a les cèl·lules i els orgànuls.
• Permeten el transport de substàncies a través de la membrana, a causa de les proteïnes de membrana.
• Conduceixen potencials d'acció.
• Reconeixen senyals, a través de vies de senyalització i glicocàlix.
• S'uneixen intercel·lularment.
• Organitzen reaccions metabòliques.

Generalitats

• Concepte: Capa o envoltura contínua formada per lípids i proteïnes.
• Característiques i funcions:
  • Límit aïllant (fosfolípids).
  • Transport de substàncies (proteïnes de membrana).
  • Conducció de potencials d'acció.
  • Reconeixement de senyals (vies de senyalització, glicocàlix).
  • Unió intercel·lular.
  • Organització de reaccions metabòliques.

Els fosfolípids formen bicapes

• Les molècules anfipàtiques formen micel·les i liposomes en dissolució.
• Les micel·les tenen una sola cadena apolar i forma cònica (àcids grasos lliures).
• Els liposomes tenen dues cadenes apolars (glicerolípids i esfingolípids) i formen bicapes.

Models de membrana biològica

• 1890 Overton: Els lípids són components importants de la membrana. Observació de la penetració de substàncies lipídiques a través de les cèl·lules vegetal.
• 1900 Langmuir: La membrana està formada per una monocapa lipídica. Els fosfolípids en una pel·lícula d'aigua es disposen formant una monocapa amfipàtica.
• 1925 Gorter i Grendel: La membrana és una bicapa lipídica. Van extreure els lípids de la membrana dels eritròcits i determinaren que la superfície de la pel·lícula de lípids era el doble de l'àrea dels eritròcits original.
• 1935 Dansion i Danielli: Model del Sandwich. Membrana bicapa lipídica recoberta amb capes de proteïnes globulars. La proteïna és hidrofílica i els lípids hidròfobs.
• 1960 Robertson: Model de membrana unitària. Tota membrana és igual i està formada per les tres fases observe a nivell microscòpic electronica. Les proteïnes i zones polars corresponen a la part fosca. Les zones apolars corresponen a la part clara.
• 1972 Singer i Nicholson: Model del mosaic fluid. La membrana està formada per una bicapa lipídica amb proteïnes globulars incloses total o parcialment. La membrana és fluida, lípids i proteïnes poden realitzar moviments. Les bicapes són asimètriques (les dues cares tenen funcions diferents).

Composició química de la membrana plasmàtica

• Lípids: 40-45% (glicerolípids, esfingolípids, glucolípids, colesterol). La composició varia entre les cèl·lules.
• Proteïnes: 45-55%, molt variables entre les cèl·lules.
• Glúcids: 2-10%. Units a proteïnes o lípids (glicoproteïnes i glicolípids). Important per a la vida de la cèl·lula.

Estructura de la membrana

• Lípids: glicerolípids, esfingolípids, glicolípids i colesterol. Part hidrofòbica a l'interior i hidrofílica a l'exterior. Distribució asimètrica.

Propietats de la membrana

• Fluïdesa: Depèn del % de fosfolipids en àcids grassos saturats o insaturats, la longitud de les cadenes HC dels AG i el % de colesterol. Menys colesterol i més insaturacions, més fluïdesa.

Moviments dels lípids de la membrana

• Flexió, rotació, difusió lateral i flip-flop (transversal). Flip-flop poc freqüent.

Moviment d'inversió o flip-flop

• Intercanvi d’una molècula lipídica entre les dues monocapes.

Proteïnes

• Integrals: travessen la membrana completament.
• Perifèriques: associades a la part exterior de la membrana.
• Característiques amfipàtiques, que permeten la seva disposició a la membrana.

Proteïnes de membrana i funcions específiques

• Estructurals: Uneixen la membrana al citoesquelet i matriu extracel·lular.
• Receptors: reben senyals químics o hormones.
• Antígens: donen identitat a la cèl·lula i poden generar rebuig en transplantaments.
• Transportadors: permeten el pas de substàncies a través de la membrana.

Dominis específics de la membrana

• Són regions on els moviments de lípids i proteïnes estan restringits.
• Proteïnes d'adhesió (integrines, cadherines).
• Dominis apical, basal i lateral a les cèl·lules.

Glúcids

• Formen una coberta anomenada glicocàlix.
• Present a la part externa de la cèl·lula.
• Oligosacàrids units a proteïnes (glicoproteïnes) i lípids (glicolípids).
• Especificitat de l'espècie i tipus cel·lular.

Funcions del glicocàlix

• Protecció cel·lular.
• Reconement cel·lular.
• Ancoratge.
• Estabilització estructural.
• Barrera selectiva.

Transport a través de la membrana plasmàtica

• Membrana semi-permeable: Permeable a molècules petites apolars i polars sense càrrega, impermeable a molècules grans polars i ions
• Difusió simple: Moviment de substàncies a favor del gradient de concentració.
• Difusió facilitada: Moviment de substàncies a favor del gradient de concentració amb l'ajuda de proteïnes transportadores. Les proteïnes transporten substàncies polars grans.
• Transport actiu: Moviment de substàncies en contra del gradient amb consum d'energia (ATP).

Mecanismes de transport de la membrana

• Difusió simple, difusió facilitada, transport actiu.
• Bombes, canals, transportadors

Tipus de transportadors

• Uniports.
• Simports.
• Antiports.

Transport actiu primaris i secundaris

• Bombes (ex: bomba Na+/K+).
• Transport actiu secundari: aprofita el gradient electroquímic generat per una bomba per transportar un altre solut.

Transport de molècules grans

• Endocitosi (fora a dins)
• Exocitosi (dins a fora)
• Tipus d'endocitosi: fagocitosi, pinocitosi, endocitosi mitjançant receptor.

Receptors de membrana

• Proteïnes que detecten senyals químics (ligands).
• Transmeten el senyal a l'interior de la cèl·lula.
• Agonista: produeix un efecte.
• Antagonista: bloqueja el receptor.