BIOLOGIA CELULAR Y MOLECULAR

UNIDAD N° 2 - SUPERFICIE CELULAR (parte 1)

MEMBRANA PLASMÁTICA Estructura lipo-proteica que rodea a todas las células (eucariotas y procariotas). Funciones:  Aisla el citoplasma, define el límite celular  Separa el medio interno del medio externo  Interviene en transporte/difusión de distintas sustancias, posee permeabilidad selectiva (determina la composición celular)  Participa en la interacción célula-célula  Percibe de señales del medio

ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Membrana

Estructura en bicapa de la membrana plasmática de glóbulo rojo humano apariencia de “vía de tren”

LIPIDOS

FOSFOLIPIDOS (50%)

NOMBRE

POSICION (generalmente)

FOSFATIDILCOLINA

externa

FOSFATIDILETANOLAMINA

interna

FOSFATIDILSERINA

interna

ESFINGOMIELINA

externa

FOSFATIDILINOSITOL (minoritario-señalización cel)

Interna (exclus.)

GLICOLIPIDOS (2%)

externa (exclus.)

COLESTEROL (50%)

externo/interno

CARGA

(-) (-)

hidrofóbico

hidrofílico

hidrofílico

Características de la bicapa lipídica: Barrera entre dos compartimientos (interior hidrofóbico, impermeable a iones, moléculas hidrosolubles, moléculas biológicas) Fluidos viscosos – dobles enlaces – movimiento (VIDEO 10.6, FRAP, recuperación de la florescencia luego de decoloración)  Colesterol mantiene la fluidez por los cambios de temperatura

Estructura de las balsas lipídicas

Zonas ricas en colesterol, esfingomielina y glicolipidos

PROTEINAS

(memb, en peso) 50 % PROTEINAS 50 % LIPIDOS

Modelo del mosaico fluido de la membrana plasmática Singer y Nicolson (“fluidos bidimensionales en los que las proteínas se insertan dentro de las bicapas lipídicas”)

Proteínas: Periféricas (se disocian con soluciones polares (salinas o de pH extremo)  Integrales (se liberan con detergentes)

Detergente, por ej. octil glucósido, molécula anfipática (hidrofílica/hidrofóbica) Entre las proteínas integrales algunas son:

 Proteínas transmembrana: atraviesan la bicapa, con partes expuestas a ambos lados. En el interior de la bicapa: regiones -hélices o láminas  (porinas)

Proteínas de glóbulos rojos: Periféricas: espectrina, actina, anquirina (puente entre la MP y el citoesqueleto) Integrales: glicoforina, Banda 3 (transporte de HCO 3- y Cl -)

-hélices

Proteínas integrales de membrana de glóbulos rojos

Transportador de glucosa, ej proteína transmembrana

Porinas: Canales – Membrana externa de bacterias, cloroplastos y mitocondrias Permeable a iones y moléculas polares pequeñas (agua)

láminas 

PROTEINAS INTEGRALES DE MEMBRANA (NO TRANSMEMBRANA) Unidas a membrana plasmática por uniones covalentes a lípidos o glicolípidos

RER

Proteína linfocitaria

Anclaje de glicosilfosfatidilinositol (GPI) a capa externa

Ribosomas libres

Puede comportarse como proteína periférica

transmisión de señales desde receptores de superficie a las dianas intracelulares

MOVILIDAD DE PROTEINAS Proteínas y lípidos difunden principalmente de forma lateral por la membrana debido a la fluidez de la bicapa

CITOESQUELETO (ej. banda 3 en GR anquirina) MOVILIDAD DE PROTEINAS RESTRINGIDA X ASOCIACIÓN A:

OTRAS PROTEINAS DE MEMBRANA

PROTEINAS DE SUPERFICIE DE CELULAS ADYACENTES Ej. uniones estrechas MATRIZ EXTRACELULAR SECTORES DE MEMBRANA CON DETERMINADA COMPOSICIÓN LIPIDICA Ej. Balsas lipídicas

DISTINTA COMPOSICION Y FUNCION DE REGIONES DE MEMBRANA PLASMATICA EN UNA CELULA, Ej. CELULAS ORGANIZADAS EN TEJIDOS (tejido epitelial (intestino), tejido floemático (transporte polar auxina) ) Dominio apical

Dominio basolateral

Unión estrecha entre células adyacentes (sellan espacios entre células y son barreras para el movimiento de lípidos y proteínas de membrana

Estructura de las balsas lipídicas

Sectores ricos en Lípidos: Colesterol, esfingomielina y glicolípidos Proteínas: ancladas en GPI, que unen GTP, quinasas (señalización y endocitosis) Caveolas: subclase de balsas lipídicas, estabilizadas por unión a proteína periférica de membrana, la caveolina (endocitosis)

GLICOCALIX Crbohidratos de la superficie celular (glicoproteínas, glicolipidos

Funciones: • Protege la superficie celular • marcadores de interacción cel-cel

Oligosacárido expresado en la sup. de leucocitos (video19.2)

TRANSPORTE DE PEQUEÑAS MOLECULAS

Permeabilidad de las bicapas fosfolipídicas

Permeabilidad selectiva (control de composición citoplasma

Proteínas de transporte (transportadores) Proteínas de Canales

DIFUSION PASIVA  Disolución de la molécula en la membrana – difusión -disolución en citoplasma  No es selectivo  No interviene energía  No interviene proteínas  Flujo neto a favor de un gradiente de concentración  Alcanza el equilibrio entre interior y exterior

 Puede atravesar por ej. Gases (O2, CO2); Moléculas hidrofóbicas (benceno); Moléculas polares pequeñas (agua, metanol)  No puede atravesar: moléculas polares grandes no cargadas (glucosa), moléculas cargadas

DIFUSION FACILITADA Y PROTEINAS TRANSPORTADORAS  No interviene energía  Flujo neto a favor de un gradiente de concentración o de potencial eléctrico (si es cargada)  Difusión es medida por proteínas (menor interacc. con interior hidrofóbico)  Alcanza el equilibrio entre interior y exterior

 Puede atravesar: moléculas polares y moléculas cargadas (carbohidratos, aminoácidos, nucleósidos, iones) Proteínas transportadoras

Proteínas que intervienen en la difusión facilitada

(azúcares, aminoácidos, nucleósidos) Unión de un lado – cambio conformacional – pasaje a través de mem liberación al otro lado

Proteínas de canal

Forman poros abiertos Difusión moléculas con carga y tamaño apropiados

TRANSPORTADOR DE GLUCOSA (Proteína transportadora)

Aminoácidos polares

Modelo de difusión facilitada de glucosa

Difusión a favor de gradiente Proceso inverso, en determinadas circunstancias, en cél. hepáticas

Transportador de glucosa, ej proteína transmembrana

PROTEÍNAS DE CANAL  Porinas iones y partículas polares pequeñas en membranas externas de bacterias, cloroplastos y mitocondrias  Uniones tipo GAP Moléculas entre dos células conectadas  Acuaporinas Agua, mas rápido que la difusión

GAP

 Canales iónicos iones

porinas acuaporinas

CANALES IONCOS

CARACTERISTICAS  Rápidos  Selectivos (poro estrecho), paso de Na +, K+, Ca ++, Cl No siempre abiertos Apertura de la puerta está regulada por:  Ligandos (neurotransmisores u otras moléculas señal)  Voltaje (variación en el potencial eléctrico a través de la membrana)

Flujo de iones se da por:  Bombas iónicas que utilizan ATP, transp. iones de forma tal que se genera un gradiente eléctrico a través de la membrana. Por ej. Bomba Na+/K+ (saca Na+ y entra K + al citosol)  Canales iónicos

Gradientes iónicos en membrana en reposo del calamar gigante

TRANASPORTE ACTIVO DIRIGIDO POR HIDRÓLISIS DE ATP  BOMBAS IONICAS  TRANSPORTADORES ABC  Interviene energía (ATP)  Transporte en contra de un gradiente de concentración o de potencial (si es cargada)  Mediado por proteínas

 BOMBAS IONICAS Bomba de Na +/ K (ATPasa Na+-K+)  propagación de señales eléctricas en nervio y músculo  por acople dirige el transporte activo de otras moléculas  mantiene el equilibrio osmótico y el volumen celular

 BOMBAS IONICAS Bomba de Ca ++ (ATPasa ) señalización celular Concentración de calcio intracelular 0,1 μM / extracelular 1 mM Bomba de H+ (H+-ATPasa) MP bacterias, levaduras, cel. vegetales. En tonoplastos bombea al interior vacuola. Células de estómago en animales. En lisosomas y endosomas (estructuras diferentes) Bomba de H+ (ATP-sintetasa) mitocondrias y cloroplastos

TRANSPORTADORES ABC ATP- binding cassettes

+ de 100, ejemplos: Transportador MDR, producto de un gen mdr, gen de resistencia a múltiples drogas, elimina compuestos tóxicos. (genera resistencia en quimioterapias)  Transportador CFTR (regulador transmembrana de la conductancia de la fibrosis quística) (transporta Cl - en cel. epiteliales