Membrana Celular Y Fenómeno De Transporte PDF

MEMBRANA CELULAR Y FENÓMENO DE TRANSPORTE La célula es la unidad estructural y funcional básica del cuerpo. La mayoría de las funciones celulares las realizan los orgánulos. PARTES PRINCIPALES DE LA CÉLULA 1. Membrana celular:  Se encarga de dar forma a la célula.  Tiene permeabilidad selectiv...

MEMBRANA CELULAR Y FENÓMENO DE TRANSPORTE La célula es la unidad estructural y funcional básica del cuerpo. La mayoría de las funciones celulares las realizan los orgánulos. PARTES PRINCIPALES DE LA CÉLULA 1. Membrana celular:  Se encarga de dar forma a la célula.  Tiene permeabilidad selectiva.  Separa el medio intracelular del extracelular.  Participa en la comunicación celular. 2. Citoplasma y orgánulos: Citoplasma:  Es el contenido acuoso de la célula Orgánulos:  Estructuras subcelulares del citoplasma. 3. Núcleo y nucléolo: Núcleo:  Es una estructura de gran tamaño.  Es esferoidea.  Es el orgánulo de mayor tamaño.  Contiene material genético, es decir, ADN. Nucleolo:  Centros de producción de ribosomas. MEMBRANA PLASMÁTICA Recibe el nombre además de membrana celular o membrana citoplasmática. Modelo del mosaico fluido Es un modelo de la estructura de la membrana plasmática. Fue propuesto en 1972 gracias a los avances en microscopía electrónica. Composición de la membrana: doble capa de lípidos y proteínas. El mosaico fluido permite el movimiento de los lípidos entre sí. Es decir, entiende que la membrana plasmática se compone de una bicapa lipídica semipermeable y proteínas. CARACTERÍSTICAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA SEGÚN EL MODELO DEL MOSAICO FLUIDO  Las características funcionales de la membrana plasmática dependen de las proteínas que contiene.  De acuerdo con el modelo, las membranas están constituidas por una bicapa lipídica además de proteínas intercaladas entre ambas capas lipídicas.  Principalmente, la bicapa está formada por fosfolípidos anfipáticos, en la cual están ancladas las proteínas de membrana.  El extremo polar de los fosfolípidos anfipáticos (cabeza hidrófila) se sitúa en la parte externa de la bicapa lipídica, mientras que las colas (hidrófobas) se sitúan en la parte interna de la membrana.  La bicapa le brinda fluidez y elasticidad a la membrana y su cualidad de asimetría hace referencia a que la composición entre una capa y otra varía.  También podemos encontrar pequeñas cantidades de carbohidratos, en una región exterior denominada glucocálix.  Este modelo describe la membrana como un líquido bidimensional que restringe la difusión lateral de los componentes de la membrana.  El modelo también incluye dominios, definidos como regiones que se encuentran dentro de la membrana como son lípidos y proteínas. TRES TIPOS DE LÍPIDOS PRINCIPALES QUE ENCONTRAMOS EN LA MEMBRANA PLASMÁTICA: 1. Fosfolípidos polares y apolares. 2. Glucolípidos 3. Esteroide insaponificable (colesterol) . Da solidez a la membrana plasmática. *La bicapa está formada por fosfolípidos de membrana: son un tipo de lípidos saponificables que se encuentran en las membranas. * “Insaponificable” hace referencia a una sustancia grasa (lípido) la cual tras sufrir un proceso de hidrólisis alcalina (saponificación) apenas es soluble en soluciones acuosas pero si en disolventes orgánicos. *Saponificación es el nombre con el que se conoce el proceso químico de la hidrólisis de un éster en un medio básico, por el cual un cuerpo graso, unido a una base y agua, da como resultado jabón y glicerina. TIPOS DE PROTEÍNAS DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA 1. Intrínsecas o integrales: abarcan todo el espesor de la membrana. 2. Extrínsecas o periféricas: incluidas de manera parcia en una de las superficies de la membrana, unidas covalentemente a lípidos o asociadas a ellos mediante un dominio hidrofóbico. Ocupan parte de la membrana y están en el exterior. PROPIEDADES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA  Algunas moléculas se pueden desplazar lateralmente dentro de la membrana.  Asimetría: la parte externa es diferente a la parte interna. La externa tiene muchas más proteínas. La parte externa presenta el glicocálix.  Glicocálix: es la envoltura constituida por glicoproteínas, glicolípidos y ácido hialurónico, que sobresalen de la membrana celular. Esta sirve de protección mecánica de las células, permite la adhesión celular e interviene en procesos de identificación celular y recepción hormonal. FUNCIONES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA 1. Funciona como barrera semipermeable. 2. Ayuda a la compartimentación subcelular. 3. Controla el transporte entre orgánulos. 4. Sirve de receptor de diferentes señales y realizan la transducción de las mismas. 5. Permite el reconocimiento celular. 6. Provee sitio de anclaje para los filamentos del citoesqueleto o para los compartimentos de la matriz extracelular*. Esto permite el mantenimiento de la forma celular y sirve de sitio estable para la catálisis enzimática. 7. Provee de puertas que permiten el paso de sustancias de forma controlada. 8. Regula la fusión de la membrana con otra membrana por medio de uniones especializadas. 9. Permite direccionar la movilidad celular. *La matriz extracelular ayuda a que las células se unan y se comuniquen con las células cercanas, y desempeña una función importante en la multiplicación celular, el movimiento celular y otras funciones celulares. TRANSPORTE DE SUSTANCIAS La membrana plasmática tiene una permeabilidad selectiva. A menor tamaño y mayor hidrofobicidad mayor es la difusión a través de la bicapa lipídica. Las moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa, al menos la mayoría. DESDE EL PUNTO DE VISTA ENERGÉTICO: TRANSPORTE PASIVO (Difusión simple y difusión facilitada) No requiere energía, es decir, no requiere ATP. Dentro del transporte pasivo podemos encontrar 2 tipos diferentes: 1. DIFUSIÓN SIMPLE (A través de la bicapa lipídica o a través de canales)/ ósmosis. 2. DIFUSIÓN FACILITADA 1. DIFUSIÓN SIMPLE 1.1 TRANSPORTE PASIVO POR DIFUSIÓN SIMPLE Proceso mediante el cual las moléculas pasan directamente a través de la membrana, es decir, a través de la bicapa lipídica. En este proceso no hay intermediarios. Las moléculas son capaces de atravesar la membrana solas, sin ninguna ayuda. Es inespecífico, por lo que pasan todo tipo de sustancias de bajo peso molecular Ocurre a favor de gradiente, el transporte siempre se va a realizar desde el lugar donde hay mayor concentración hacia el lugar donde hay menor concentración, por eso se dice que es a favor de gradiente de concentración. No se requiere energía externa para lograr el proceso. Se involucra energía pero no la gasta la célula. (No entra energía extra a la célula). La energía está en las propias sustancias y en la fuerza motriz de la diferencia de las concentraciones. Las moléculas liposolubles, es decir, hidrófoba ingresan con más facilidad en la membrana y pueden atravesarla, cuanto más liposoluble sea la sustancia, más facilidad tendrá. El oxígeno, el nitrógeno, el CO2, algunos fármacos liposolubles tienen facilidad para entrar. 1.2 DIFUSIÓN SIMPLE A TRAVÉS DE CANALES o Agua: las aquaporinas permiten el paso del agua por ósmosis. Son unos canales transmembrana. Son unas proteínas que forman las membranas biológicas, transportan principalmente agua. o Iones sodio y potasio: hay una apertura del canal regulada por: 1. Ligando: su unión a una determinada región del canal provoca la transformación e induce a la apertura. 2. Por voltaje: los canales tipo compuerta normalmente están cerrados, se abren en respuesta a señales químicas, mecánicas o eléctricas. 1.3 ÓSMOSIS Es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un disolvente a través de una membrana semipermeable. Tal comportamiento supone una difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico importante para el metabolismo celular de los seres vivos. Los solutos están separados por la membrana, el fenómeno de ósmosis, por lo tanto, hace referencia al paso de los solutos en el lugar donde tienen mayor concentración al lugar donde hay menos, de tal forma que se produzca un equilibrio. La membrana es semipermeable, por lo que deja pasar los solutos de un lado a otro. La capacidad de difundir a través de la bicapa lipídica depende de:  Diferencia de concentración a través de la membrana.  Permeabilidad de la membrana a la sustancia.  Temperatura determina la energía cinética de las moléculas.  Superficie de la membrana. 2.TRANSPORTE PASIVO POR DIFUSIÓN FACILITADA No necesita energía, es decir no necesita ATP. Ocurre a favor de gradiente. Se intercambian moléculas de gran tamaño. La difusión facilitada es específica y saturable. Está mediada por unas proteínas transportadoras. Implica un cambio en la conformación de las proteínas. Los aminoácidos, azúcares, sustancias polares o sustancias como iones no se difunden con gran facilidad a través de la membrana plasmática por sí solos, por lo que se difundirán bien a través de la difusión facilitada. Esto ocurre debido a que son sustancias que están formadas por la unión de moléculas de agua con muchos puentes de hidrogeno, lo que se les hace más complicado el paso de estas sustancias por difusión simple. (La bicapa lipídica dificulta su paso por ser sustancias polares). En el caso concreto de los iones, les cuesta atravesar la membrana plasmática debido a que están rodeados de moléculas de agua, no dejándoles escapar. Algunos ejemplos son: la glucosa, algunos aminoácidos. El transporte se realiza por dos vías 1- Gracias a unos canales iónicos. Los canales iónicos presentan fuera de la membrana plasmática unos aminoácidos polares, para poder recoger sustancias polares y dentro tienen unos aminoácidos no polares. Gracias a tener esos aminoácidos no polares les permite estar dentro de la bicapa lipídica. En los canales hay la presencia de un poro, el cual se abre o se cierra. 2- Proteínas de membrana: son unas proteínas transportadoras: llevan moléculas como azúcares o iones. Las proteínas facilitan la entrada de las moléculas a la membrana plasmática, atravesando la bicapa lipídica, siempre a favor de gradiente. TRANSPORTE ACTIVO El transporte activo es el movimiento de moléculas a través de una membrana celular desde una región de menor concentración a una región de mayor concentración, en contra del gradiente de concentración. El transporte activo requiere energía celular para lograr este movimiento. Necesita energía, es decir, ATP y proteínas transportadoras. Es en contra de gradiente. Mantienen las diferencias de concentración entre el medio externo e interno. EJEMPLO: bomba de sodio- potasio. La bomba sodio-potasio es una enzima que realiza un transporte bombeando iones de sodio hacia fuera de la célula y al mismo tiempo bombea iones de potasio desde el exterior hacia el interior celular. Permite la absorción de micronutrientes en el intestino y la reabsorción en el riñón, así como la regeneración y transmisión del impulso nervioso. 2.1 Transporte activo primario: la energía procede directamente del ATP. 2.2 Transporte activo secundario: la energía procede del gradiente generado por el transporte activo primario. Otros ejemplos de transporte activo son la fagocitosis o exocitosis. DIFERENCIAS ENTRE TRANSPORTE PASIVO/ ACTIVO TRANSPORTE ACTIVO TRANSPORTE PASIVO En contra de gradiente A favor de gradiente Gasto de ATP No gasto de ATP, energía TRANSPORTE DE SUSTANCIAS La membrana plasmática tiene una permeabilidad selectiva. A menor tamaño de la membrana más hidrofobicidad y mayor difusión a través de la bicapa lipídica. Las moléculas hidrosolubles y cargadas no pueden atravesar la bicapa. TRANSPORTE ACTIVO CON REQUERIMIENTO FAGOCITOSIS:  Es el proceso por el cual la célula utiliza su membrana para engullir una partícula grande, dando lugar a un compartimento interno llamado fagosoma.  Utiliza seudópodos que se unen al sustrato y entran a la célula, protege al cuerpo frente a microorganismos que lo invaden y elimina desechos. EJEMPLO: En la fagocitosis, los glóbulos blancos se encuentran con una bacteria que se une a la membrana. El fagocito utiliza su citoesqueleto para empujar su membrana celular alrededor de la bacteria, lo que crea una gran vesícula llamada fagosoma. El fagosoma que contiene la bacteria se separa de la membrana celular y se desplaza hacia el citoplasma. El fagosoma se fusiona con los lisosomas que contienen enzimas digestivas, unas hidrolasas ácidas, la bacteria se muere y se digiere dentro de la vesícula. ENDOCITOSIS: Se denomina endocitosis al proceso por el cual las células incorporan dentro de ellas moléculas, grandes o pequeñas, que son recubiertas por una vesícula de membrana. La finalidad de la endocitosis es regular la interacción de las células, así como, la composición de lípidos y proteínas de la membrana plasmática. La membrana celular se invagina formando unas vesículas que contienen líquido extracelular. No es al alzar, debido a que no se produce en cualquier parte de la membrana, hay sitios específicos. Consiste en la introducción de sustancias utilizando la membrana gracias a que es plasmática y su fluidez. El ligando se une al receptor de membrana. El complejo que se forma (receptor-ligando) migra hacia una fosita recubierta por un tipo de proteína que colabora en la endocitosis, que recibe el nombre de clatrina. Una vez que se ha producido la endocitosis la vesícula pierde la cubierta de clatrina. Los receptores y los ligandos se separan. Los ligandos entonces se dirigen a los lisosomas para su procesamiento. Las vesículas de transporte con el receptor se vuelven a dirigir a su sitio de partida, la membrana celular. La vesícula y la membrana se fusionan con un reciclado de membrana. EXOCITOSIS:  Proceso mediante el cual se expulsan productos celulares al exterior, es decir, al medio extracelular.  Es el proceso mediante el cual se secretan diferentes tipos de moléculas contenidas en una vesícula citoplasmática de una célula al espacio extracelular, expresándose en todas las células eucariotas.  Las vesículas se fusionan con la membrana plasmática y liberan su contenido. La membrana se mezcla con la vesícula para exponer a los receptores en la membrana de la vesícula. TRANSPORTE TRANSEPITELIAL Hablamos de un transporte a través de capas epiteliales. Las moléculas que ingresan o salen del organismo deben atravesar dos membranas. Deben atravesar la célula epitelial desde el ambiente externo hasta el líquido extracelular. Pasan a por difusión u otros métodos de transporte pasivo a través de la célula. El tubo digestivo, por ejemplo, está formado por este tipo de células. En el tubo digestivo hay entrantes y salientes en las paredes para así aumentar la superficie de absorción. TRANSCITOSIS A TRAVÉS DEL ENDOTELIO CAPILAR: La transcitosis o transporte transcelular es un conjunto de procesos que permiten el paso de macromoléculas desde un espacio extracelular a otro, es decir, desde un dominio de membrana a otro distinto, mediante la formación de vesículas. Estas vesículas llevan una carga determinada en su interior, así como transportan proteínas de membrana con ellas. La transcitosis implica una combinación entre los procesos de endocitosis y exocitosis.