Membrana celular
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MEMBRANA CELULAR
FRANCISCO LOAYZA LOZANO Medicina Humana Promoción 2013
Enero 2014
I Curso introductorio de Ciencias Básicas con Aplicación Clínica
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COMPETENCIAS
Conocer la estructura y función de la
membrana celular.
Describir los principios que gobiernan la formación de las membranas a partir de sus componentes.
Explicar como la fluidez de las membranas puede atribuirse a la propiedades de sus componentes.
Importancia de las membranas.Aplicación clínica: Fibrosis quística.
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MEMBRANAS BIOLÓGICAS
Estructuras laminares, finas,flexibles relativamente estables que rodean a todas las células y a los orgánulos.
Polímeros bidimensionales no covalentes que crean superficies químicas reactivas con funciones de transporte singulares.
Componentes celulares versátiles y dinámicos integrados de forma compleja en procesos biológicos.
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Permite la presencia de actividades
especializadas sin interferencia externa y
permite la regulación independiente de las
distintas actividades celulares.
FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS
BIOLÓGICAS
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FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS
BIOLÓGICAS
Barrera física selectiva y sensible.
Transporta iones y moléculas.
FUNCIONES DE LAS
MEMBRANAS BIOLÓGICAS
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Transducción de señales.
Respuesta a señales externas de receptores tales como HORMONAS, FACTORES DE CRECIMIENTO, NEUROTRANSMISORES.
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Jobs of the cell membrane: Isolate the cytoplasm from the external
environment Regulate the exchange of substances Communicate with other cells Identification
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ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA
Todas la membranas tienen 2 componentes principales asociados en forma no covalente, lípidos y proteínas y además carbohidratos.
La proporción y clase de ellos varía entre los tipos celulares y entre los orgánulos dentro de la célula.
Lípidos: fosfolípidos y colesterol.
Proteínas : extrínsecas e intrínsecas.
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LIPIDOS DE LA MEMBRANA
• FOSFOLÍPIDOS
Fosfoglicéridos
* Fosfatidilcolina, posición 1:palmítico (16:0) y esteárico (18:0)
posición 2: oleico, linoleico o linolénico.
* Fosfatidiletanolamina,
* Fosfatidilserina
* Fosfatidilinositol
* Fosfatidilglicerol, gran cantidad en membrana mitocondrial, precursor de cardiolipinas (mitocondrias y bacterias).
• Esfingolípidos: *esfingolmielina y *glucolípidos
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ESTRUCTURA DEL COLESTEROL
Muy baja solubilidad en agua.
Alta solubilidad en sangre debida a
proteínas (LDL y HDL).
Precursor de:
Ácidos biliares
Hormonas esteroideas: estrógenos,
progesterona, corticoides,
aldosterona, testosterona).
Vitamina D.
FRANCISCO LOAYZA LOZANO MH13 UNMSM
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MOVIMIENTOS DE LOS LÍPIDOS
• Rotación: girará en torno a su eje. Es frecuente, responsable en parte de otros movimientos.
• Difusión lateral: Es el movimiento más frecuente.
• flip-flop: movimiento de una monocapa a la otra, gracias a las flipasas. Es el menos frecuente, (energéticamente más desfavorable)
• Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.
32 FRANCISCO LOAYZA LOZANO MH13 UNMSM
BALSAS LIPÍDICAS:
NANODOMINIOS con asociaciones estables entre esfingolípidos y colesterol.
Forman una fase lipídica más densa, que constituyen zonas
especiales que funciones como «balsas» que flotan entre el
conjunto de los demás lípìdos
Favorecen la transducción de señales extracelulares al actuar como estructuras de andamiaje donde convergen
distintos elementos implicados en las vías de
señalización.
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LIPIDOS DE LA MEMBRANA
• Responsables de las características de las membranas biológicas:
1. FLUIDEZ DE LA MEMBRANA, resistencia de los componentes de la
membrana al movimiento.
• El movimiento lateral rápido de los fosfolípidos, sería responsable del
funcionamiento adecuado de muchas proteínas de membrana.
• El flip-flop, poco frecuente.
• La fluidez es determinada por el grado de insaturación y tamaño de los
AG.
• El colesterol puede afectar
la fluidez de la membrana.
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LIPIDOS DE LA MEMBRANA 2. PERMEABILIDAD SELECTIVA, por su naturaleza hidrófoba,
las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos, proporcionan una barrera virtualmente impermeable al transporte de sustancias iónicas y polares.
• Proteínas de membrana regulan el movimiento de esas sustancias.
3. CAPACIDAD DE REHACERSE, cuando las bicapas se rompen, Inmediatamente y espontáneamente se recomponen.
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LIPIDOS DE LA MEMBRANA 4. ASIMETRIA, En la cara externa del eritrocito predomina la
fosfatidilcolina y esfingomielina y en el lado citoplasmático hay fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilinositol.
• Los glicolípidos están restringidos a la cara externa.
• La fluidez de la membrana se ve limitada por la asimetría.
La asimetría puede tener un papel funcional:
• Mantener y regular las propiedades de las proteínas de la membrana.
• Mantener la distribución de carga entre las dos hojas de la bicapa.
• Proveer un depósito intracelular para cationes esenciales.
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PROTEÍNAS DE MEMBRANA
• Se sitúan asimétricamente.
• FUNCION Acarreadores o transportadores
Receptores
Anclaje
Enzimas
• Por su relación con la bicapa, se agrupan en:
* Integrales (monotópicas, bitópicas, politópicas)
* Periféricas
* Ancladas.
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PROTEÍNAS
INTEGRALES Monotópicas: expuestas en una sola superficie de la membrana, (citb5).
Bitópicas: atraviesan una sola vez la membrana, expuestas en ambos lados
(receptores).
Politópicas: poseen más de un segmento dentro de la membrana (canales
iónicos, el pigmento fotosensible de los bastoncillos de la retina)
PROTEÍNAS INTEGRALES
• EJ.
RECEPTORES ACTIVADOS POR LIGANDO ( Por ej. Para hormonas o neurotransmisores)
Proteínas de transporte ( Na+-K+ATPasa)
Poros
Canales iónicos.
Proteínas de unión a GTP ( Proteínas G)
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PROTEÍNAS
PERIFÉRICAS
• Se localizan por completo fuera de la bicapa, mediante enlaces no
covalentes.
Proteínas PERIFÉRICAS de membrana
• Ej:
ANQUIRINA
Ancla el citoesqueleto de los eritrocitos a una proteína integral de transporte de membrana.
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PROTEÍNAS DE MEMBRANA ANCLADAS A LÍPIDOS Unidas covalentemente a lípidos.
• *En la cara externa mediante un oligosacárido corto unido a (GFI)
glucofosfatidilinositol.
• * En el lado citoplasmático, ancladas a largas cadenas de ácidos grasos integrados a
la bicapa.
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• La ANQUIRINA es :
a) Un lípido de membrana
b) Una proteína integral
c) Una proteína periférica
d) Un carbohidrato de membrana
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CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA Unidos por enlaces covalentes a los componentes lipídicos y
proteínicos. Según el tipo de célula varían de 2 –10 % del peso. Todos los carbohidratos de la membrana plasmática se encuentran
en el espacio extracelular.
CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA
El ácido siálico confiere carga negativa.
Los carbohidratos ramificados participan en la mediación de las interacciones con otras células.
Los carbohidratos de los glucolípidos determinan el grupo sanguíneo.
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• Ser sitio de reconocimiento para microorganismos es una función de :
a) Lípidos de membrana
b) Proteínas de membrana
c) Carbohidratos de membrana
d) Colesterol
e) Ninguna de las anteriores.
55 FRANCISCO LOAYZA LOZANO MH13 UNMSM
APLICACIÓN CLÍNICA
• UN CANAL IÓNICO EN LA FIBROSIS
QUÍSTICA La fibrosis quística es una enfermedad hereditaria grave y
relativamente común en humanos.
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Solo los individuos con 2 copias
defectuosas muestran los síntomas
graves de la enfermedad:
Obstrucción de los tractos
gastrointestinal y respiratorio,
que conduce normalmente a una
infección bacteriana y a la muerte
por una insuficiencia respiratoria a
una edad temprana.
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• El gen defectuoso en los pacientes con fibrosis quística
codifica una proteína de membrana llamada
REGULADOR DE LA CONDUCTANCIA
TRANSMEMBRANA DE LA FIBROSIS QUÍSTICA
( CFTR)
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APLICACIÓN CLÍNICA