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La Membrana Plasmática Tabla de contenidos Estructura y disposición de la membrana plasmática. Modelos de estructura Composición. Lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Glucocálix Funciones. Barrera, transporte de moléculas de bajo (transporte pasivo y activo) y alto peso molecular...

La Membrana Plasmática Tabla de contenidos Estructura y disposición de la membrana plasmática. Modelos de estructura Composición. Lípidos, proteínas e hidratos de carbono. Glucocálix Funciones. Barrera, transporte de moléculas de bajo (transporte pasivo y activo) y alto peso molecular (endocitosis y exocitosis) y anclaje (uniones intercelulares y célula-MEC) T1 La Membrana Plasmática COMPOSICIÓN Y ESTRUCTURA FUNCIONES Delimita, separa, relaciona 1. Envuelve a la célula y mantiene su integridad funcional Barrera semipermeable y estructural. ○ Permeable a moléculas pequeñas 2. Permite a la célula reconocer macromoléculas y otras liposolubles no polares células, y ser reconocida por otras. ○ Impermeable a iones 3. Participa en la transducción de las señales extracelulares. 4. Ayuda a controlar la interacción entre células. Otras membranas celulares: 5. Mantiene una diferencia de potencial eléctrico entre los mitocondria, RE, Golgi, etc. lados citoplásmico y extracelular. T1 La Membrana Plasmática MODELO de Singer y Nicholson. EL MOSAICO FLUIDO Singer and Nicholson (1972) Science 175:720–731.  Las moléculas de lípido pueden desplazarse libremente.  Las proteínas están incluidas y cohesionadas de forma variable a modo de mosaico. Gracias a la presencia de dominios transmembrana, las proteínas pueden adoptar configuraciones de longitud suficiente como para atravesar toda la bicapa lipídica.  La fracción glucídica se encuentra dirigida hacia el exterior. Modelo de membrana del mosaico fluido actualizado (Ilustración de: E. Maldonado.) Nicholson (2014) BBA 1838: 1451–1466. T1 La Membrana Plasmática MODELO de MOSAICO FLUIDO. Fluidez de la bicapa lipídica  Muy importante en exocitosis, endocitosis, circulación de membrana y biogénesis.  Aumenta al subir la temperatura y la insaturación de las colas de AG.  Disminuye cuando aumenta el contenido de colesterol. 4 tipos de movimiento de los lípidos de membrana: 1) la flexión de las cadenas hidrocarbonadas; 2) la rotación de los fosfolípidos alrededor de su eje mayor; 3) la difusión lateral: los lípidos se mueven dentro de la misma hemimembrana. 4) la difusión transversal, o flip-flop: traspaso de lípidos de una monocapa a otra T1 La Membrana Plasmática Lípidos de membrana: anfipáticos Parte polar e hidrófila (la cabeza de colina/serina, fosfato y glicerol) y otra apolar e hidrófoba (una cola de cadenas hidrocarbonadas). FOSFOLÍPIDOS La BICAPA (o doble capa) es una lámina de dos monocapas de lípidos anfipáticos enfrentadas por las regiones hidrófobas. Forma de cilindro. En el agua, los lípidos se orientan con las porciones hidrofílicas interactuando con el medio y las partes hidrofóbicas se ven forzadas a formar agregados: MICELAS. Forma de cono T1 La Membrana Plasmática - Diferencias entre la composición de lípidos y proteínas de las dos capas de la membrana. - Los fosfolípidos no se distribuyen por igual entre las dos capas. Ej: fosfatidiletanolamina y los fosfolípidos ácidos (cargados negativamente) tienden a ubicarse en la capa interna de la membrana (en contacto con el citosol). T1 La Membrana Plasmática INTERACCIONES DE LOS LÍPIDOS EN LA MEMBRANA: Algunos microdominios de la membrana celular ricos en colesterol y esfingolípidos forman balsas lipídicas. Son más densos y tienen una composición de lípidos y proteínas diferente, que difunden lateralmente de manera libre, “navegando” por la bicapa. Función en el movimiento, la señalización celular y la endocitosis Hay dos tipos de balsas lipídicas: planas y caveolas. T1 La Membrana Plasmática Por tanto, ¿qué aportan los lípidos a la membrana? Capacidad de construir bicapas que se 01 AUTOENSAMBLAJE cierran espontáneamente en medio acuoso Si las bicapas se rompen o se separan, se 02 pueden volver a unir AUTOSELLADO ○ ENDOCITOSIS ○ EXOCITOSIS Se pueden desplazar lateralmente 03 FLUIDEZ ○ ○ fuerzas de van der Waals fuerzas electrostáticas Confiere flexibilidad Sustancias hidrosolubles - BARRERA 04 SEMIPERMEABILIDAD Transporte de oxígeno y hormonas esteroideas Balsas lipídicas (esfingolípidos y 05 FORMACIÓN DE MICRODOMINIOS ESTABLES colesterol) + proteínas implicadas en la señalización celular T1 La Membrana Plasmática Actúan como sensores de señales del exterior: condiciona su comportamiento Los lípidos proveen de estructura a la membrana y las proteínas realizan la mayoría de las funciones. Las proteínas constituyen ~50% de la masa de la membrana plasmática (ya que los lípidos son mucho más pequeños). Son ANFIPÁTICAS 1) Proteína integral de paso único 2) Proteína integral de paso múltiple (en hélice α); 3) Proteína integral de paso múltiple en barril β; 4) Proteína integral monotópica; 5) Proteína anclada a lípido unida por un enlace covalente a un ácido graso de la bicapa o a un grupo isoprenoide; 6) Proteína anclada a lípido unido por un oligosacárido a una molécula de glucosilfosfatidilinositol (GPI) de la hemimembrana E; y 7) Proteína periférica de membrana, unida por fuerzas débiles (electrostáticas o puentes de hidrógeno) a una proteína integral (o a un lípido de la bicapa). T1 La Membrana Plasmática Proteínas integrales La mayoría de las proteínas transmembrana son glucoproteínas Las proteínas transmembrana son anfipáticas La mayoría están plegadas varias veces - P. MULTIPASO 1. Asimetría y dinamismo 2. Transporte 3. Adhesión 4. Metabolismo 5. Recepción de ligandos T1 La Membrana Plasmática Proteínas periféricas No se extienden hasta el interior de la bicapa Se fijan a glucolípidos de la membrana externa Se denominan glucoproteínas cuando se unen a carbohidratos Portadores de electrones (citocromo c) Segundos mensajeros intracelulares Incluye a proteínas de unión a lípidos dependientes de Ca2+, las anexinas, la sinapsina I y la espectrina. T1 La Membrana Plasmática GLUCOCÁLIX Recubrimiento celular de la membrana externa de la bicapa lipídica COMPOSICIÓN: ○ Oligosacáridos polares unidos a proteínas (glucoproteínas) y lípidos (glucolípidos) ○ Proteoglucanos (glucosaminoglucanos unidos a proteínas integrales) FUNCIONES: o Protección mecánica de las células (amortiguación) o Reconocimiento y adhesión intercelular o Unión a componentes de la matriz extracelular o Unión de antígenos y enzimas a la superficie celular o Sobre todo, recubre endotelio y vasos linfáticos y porción apical de las microvellosidades intestinales T1 La Membrana Plasmática. Transporte Moléculas de bajo peso Difusión Simple T. Pasivo molecular Difusión facilitada Bomba Na-K T. Activo Otras bombas Moléculas de elevado peso Fagocitosis Endocitosis molecular Pinocitosis Exocitosis Transcitosis T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSPORTE PASIVO de moléculas pequeñas o liposolubles (no necesita energía) DIFUSIÓN SIMPLE Poco específica Velocidad de difusión proporcional al gradiente de concentración T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSPORTE PASIVO de moléculas pequeñas o liposolubles (no necesita energía) DIFUSIÓN FACILITADA Específica Utiliza canales iónicos no selectivos y proteínas transportadoras: Acuaporinas para transporte rápido de agua Canales iónicos selectivos ○ No regulados de K+ ○ Regulados (voltaje, ligando..) - (MOLÉCULAS DE SEÑAL) Ionóforos - moléculas miscibles en lípidos PROTEÍNA TRANSPORTADORA T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSPORTE ACTIVO de moléculas pequeñas o liposolubles - (necesita energía) T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSPORTE ACTIVO de moléculas pequeñas o liposolubles - (necesita energía) Transporte se realiza en contra de gradiente de concentración. Son ejemplos de transporte activo la bomba de Na+/K+, y el transporte de glucosa. Bomba de Na+/K+ Antiporte de iones Na+/K+ mediado por ATPasa 2 K+ 3 iones Na+ son bombeados hacia el exterior y 2 iones K+ hacia el interior, gastando 1 ATP FUNCIÓN: ○ Mantener constante el volumen celular ○ Mantener la diferencia de potencial 3 Na+ T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSPORTE ACTIVO de moléculas pequeñas o liposolubles - (necesita energía) Bomba de GLUCOSA Simporte de glucosa mediado por un epitelio (transporte transepitelial) Impulsado por gradiente de Na+ T1 La Membrana Plasmática. Transporte Moléculas de bajo peso Difusión Simple T. Pasivo molecular Difusión facilitada Bomba Na-K T. Activo Otras bombas Moléculas de elevado peso Fagocitosis Endocitosis molecular Pinocitosis Exocitosis Transcitosis T1 La Membrana Plasmática. Transporte La ENDOCITOSIS es el proceso por el cual las células incorporan dentro de ellas moléculas, grandes o pequeñas, que son recubiertas por una vesícula de membrana. ENDOCITOSIS: PINOCITOSIS (vesículas < 150nm) MACROPINOCITOSIS MICROPINOCITOSIS Denominada pinocitosis fluida Solo visible a ME Incorporación masiva de líquido Vesículas pequeñas (50-100 nm) Vesículas > 200 nm y Lamelipodios T1 La Membrana Plasmática. Transporte ENDOCITOSIS: PINOCITOSIS (vesículas < 150nm) MICROPINOCITOSIS Solo visible a ME Vacuolas pequeñas (50-100 nm) TIPOS MEDIADA POR CAVEOLAS; (vesículas de 50 nm) con forma de bulbo. La vesícula contiene caveolina. En miocitos, adipocitos y endoteliales. MEDIADA POR CLATRINA o por RECEPTOR T1 La Membrana Plasmática. Transporte T1 La Membrana Plasmática. Transporte ENDOCITOSIS: FAGOCITOSIS (vesículas > 250nm) T1 La Membrana Plasmática. Transporte EXOCITOSIS : SECRECIÓN CELULAR Fusión de vesículas intracelulares para liberar su contenido. Proceden del aparato de Golgi, y aportan material proteico y lipídico. Tipos: constitutiva y regulada, en células especializadas T1 La Membrana Plasmática. Transporte EXOCITOSIS SECRECCIÓN CONSTITUTIVA (en todas las células. Ubicua) Es un proceso constante de producción, desplazamiento y fusión de vesículas (no requiere señales). - Libera moléculas para formar la matriz extracelular - Regenera la propia membrana plasmática SECRECCIÓN REGULADA (solo en células especializadas en secreción). Requiere una señal externa, ↑Ca2+ y cubierta de clatrina. Estas vesículas no se fusionan espontáneamente con la membrana: señal (>[Ca]) y necesitan ATP y GTP - Liberación de hormonas - Digestión https://youtu.be/HXCl7Bj_WiE T1 La Membrana Plasmática. Transporte EXOCITOSIS : RER - GOLGI T. ANTERÓGRADO (Vesículas COP-II) T. RETRÓGRADO (Vesículas COP-I) ❑Transporte entre RE y Golgi ❑Transporte entre Golgi y RE ❑Transporte entre cisternas del Golgi (cis → trans) ❑Transporte entre cisternas del Golgi (trans → cis) T1 La Membrana Plasmática. Transporte TRANSCITOSIS Es el transporte intracelular de moléculas desde un espacio extracelular a otro diferente mediante vesículas de endocitosis y exocitosis Ejemplo: Transporte intracelular de IgA (Ilustración de E. Maldonado.) T1 La Membrana Plasmática. UNIONES CELULARES CARACTERÍSTICAS DE LOS EPITELIOS: La existencia de mecanismos de adhesión celular que fijan el citoesqueleto de cada célula al de sus vecinas. La existencia de mecanismos de adhesión que fijan el epitelio a los materiales de la matriz extracelular subyacente o circundante. Adhesión célula-célula: cadherinas, inmunoglobulinas, selectinas y algunos tipos de integrinas Adhesión célula-matriz extracelular: las más importantes son las integrinas T1 La Membrana Plasmática. UNIONES CELULARES ❏ UNIONES ESTRECHAS Sellado, establecimiento y mantenimiento de la polaridad de la membrana. Define dos dominios: apical y basolateral. ❏ UNIONES ADHERENTES Anclan filamentos de actina de células vecinas. ❏ DESMOSOMAS Anclan filamentos de queratina (tonofilamentos) de células vecinas. ❏ UNIONES GAP Comunicación entre células vecinas. Permite el paso de pequeñas moléculas e iones. ❏ HEMIDESMOSOMAS Anclan filamentos de queratina a la lámina basal. Unen las células epiteliales a la lámina basal subyacente.