Fisiología de la Membrana Celular

• Astryd Zulema Monzón Gutiérrez

• Diego Andree Polo Pucho

• Caleb Ahón Jiménez• Juan Diego Polo Zamora• Eliana García Valdivia

Introducción

La Célula-Unidad fundamental de estructura y función de todos los seres vivos.- Es un sistema de membranas- Es un sistema abierto

Cada célula está limitada por una membrana celular que actúa para:

-Conservar la integridad estructural de la célula

- Controlar el movimiento se sustancias

- Regular interacciones entre las células

- Reconoce mediante receptores, antígenos a células extrañas

- Actúa como un interfaz entre el citoplasma y el medio externo

- Establece sistemas de transporte para moléculas específicas

- Transferir señales físicas o químicas extracelulares a fenómenos intracelulares

Micrografía electrónica

-Plasmalema tiene alrededor de 7,5 nm de grosor

-Estructura trilaminar

1. Cara P: superficieexterna de la hojuela Interna

2. Cara E: superficie interna de la cara externa

Composición de la Membrana

LÍPIDOS

FosfolípidosLos fosfolípidos son moléculas anfipáticas. Cabezas → Hidrofilicas

Colas → son no polares, por lo cual presentan fobia por el agua (Hidrofóbicas).

-Flip- Flop

- Difusión Lateral

- Rotación

- Flexión

Movimientos de los fosfolípidos

Colesterol

CarbohidratosLos glúcidos de la membrana se presentan en forma de oligosacaridos. En todos los casos se encuentran unidos en forma covalente a lípidos, constituyendo glucolípidos, o a proteínas, constituyendo las glucoproteínas.

Proteínas

1.- Proteínas integrales

Abarcan la totalidad de la bicapa lipídica Región extracelular aminoácidos hidrofílicos Región intermembranal aminoácidos hidrofóbicos

Función: facilitan paso de iones o moléculas específicas a través de la membrana

Proteínas integrales más numerosas en la cara P

2.- Proteínas periféricas

Se localizan a un lado u otro de la bicapa lipídica y están unidas débilmente a las cabezas polares de los lípidos de la membrana u a otras proteínas integrales por enlaces de hidrógeno.

Otras proteínas- Canales: actúan como poros por los que determinadas sustancias pueden entrar o salir de la célula  - Transportadoras: son proteínas que cambian de forma, para dar paso a determinados productos  - Receptores: reconocen determinadas moléculas a las que se unen o fijan, pueden identificar una hormona, un neurotransmisor o un nutriente que sea importante para la función celular. La molécula que se une al receptor se llama ligando.  

Enzimas: pueden ser integrales o periféricas y sirven para catalizar reacciones a en la superficie de la membrana  Anclajes del citolesqueleto: son proteínas periféricas que se encuentran en la parte del citosol de la membrana y que sirven para fijar los filamentos del citoesqueleto.

Singer & Nicholson, 1972

Transporte a través de Transporte a través de la membrana celularla membrana celular

Difusión

Alta concentración baja concentración

No hay gasto de energía

Transporte pasivo

Transporte pasivo

1. Difusión simple- Moléculas pequeñas como O , CO , N pasan a través de los fosfolípidos de la membrana- No hay proteína transportadora

2 2 2

2. Difusión facilitada- Difusión mediada por transportador- Moléculas como iones, proteínas, aminoácidos y azúcares- Necesitan proteína transportadora- Transporte selectivo

Transporte pasivo

Las moléculas utilizan proteínas de transporte para poder atravesar la membrana

- Proteínas transportadoras o carrier- Proteínas canales o canales iónicos

Difusión facilitada

Generalmente usadas por proteínas, azúcares y aminoácidos.

Proteína sufre cambios conformacionales Transporte lento

Carrier

No se unen al soluto, sino forman poros hidrofílicos permitiendo el paso exclusivo de iones

Transporte rápido No sufre cambios conformacionales

Canales iónicos

Compuertas de abertura

Poros hidrofílicos

Baja concentración Alta concentración

Requiere de energía Necesita de una

proteína de transporte Iones sodio, potasio,

calcio, hierro, hidrógeno, etc.

Transporte activo

Transporte activo

1. Primario- En todas las células del organismo- Bomba Na /K- Gasta ATP

2. Secundario o cotransporte- Transporte de sustancias que normalmente no atraviesan la membrana: glucosa y aminoácidos- Energía deriva del gradiente de concentración de iones sodio de la membrana

Transporte activo

Uniones Celulares

*Uniones Oclusivas

*Uniones de comunicación, tipo GAP o hendidura

*Uniones de anclaje

-Uniones adherentes

-Uniones focales

-Desmosomas

-Hemidesmosomas

Tipos

Zona Ocludens o Unión estrecha

Previene la difusión de moléculas entre células adyacentes.

Previene la migración lateral de proteínas especializadas de membrana.

Importante en las células especializadas en absorción y secreción.

Uniones Oclusivas

*Zona de contacto celular con uniones estrechas.*Zona de contacto celular con uniones estrechas.*Se extiende en profundidad, 1 *Se extiende en profundidad, 1 m. Forma un cinturón m. Forma un cinturón alrededor de la célula .alrededor de la célula .

ZONA OCLUDENS

De nexo o hendidura.De nexo o hendidura.Facilitan la comunicación entre células.Facilitan la comunicación entre células. Permiten la difusión selectiva de moléculas entre Permiten la difusión selectiva de moléculas entre células adyacentes.células adyacentes.Se en cuentran en pequeño número en las celulas Se en cuentran en pequeño número en las celulas epiteliales adultas y en mayor número en la epiteliales adultas y en mayor número en la embriogénesis.embriogénesis.Son importantes en células musculares cardiacas y Son importantes en células musculares cardiacas y lisas donde pasan señales implicadas en la lisas donde pasan señales implicadas en la contracción desde una célula a otra.contracción desde una célula a otra.

Uniones comunicantes

Las membranas están atravesadas por cientos de Las membranas están atravesadas por cientos de partículas de contorno hexagonal denominada conexón.partículas de contorno hexagonal denominada conexón.Conexón, mide 7.5nm de diámetro y sus centros Conexón, mide 7.5nm de diámetro y sus centros equidistan 9nm.equidistan 9nm.Conexón, constituído por conexina (proteína de 30 Conexón, constituído por conexina (proteína de 30 KDa). KDa).

Permiten que las uniones estén fijas entre 2 células o Permiten que las uniones estén fijas entre 2 células o entre una célula y la matriz extracelular.entre una célula y la matriz extracelular.Dan estabilidad mecánica a los grupos de células Dan estabilidad mecánica a los grupos de células epiteliales, permitiendo que funcionen como unidad epiteliales, permitiendo que funcionen como unidad cohesiva.cohesiva.

Puntos de unión a filamentos de actina:Puntos de unión a filamentos de actina:-Uniones adherentes-Uniones adherentes-Contactos focales-Contactos focales

Puntos de unión a filamentos intermedios:Puntos de unión a filamentos intermedios:-Desmosomas -Desmosomas -Hemidesmosomas-Hemidesmosomas

Uniones Anclantes

UNIONES ADHERENTES

Unen una red de filamentos de actina entre células adyacentes, interviniendo proteínas especiales de membrana que son las moléculas de adhesión.

Proteína de coronación (CapZ):- Forma una caperuza terminal en los filamentos de actina.

Actinina :- Forman filamentos de 30x2 nm, que unen entre si los filamentos de actina.

Vinculina: - Une los filamentos de actina y una proteína integral de la membrana plasmática.

Cateninas Cateninas , , , , ::- - Son proteínas globulares.Son proteínas globulares.-Unen las vinculinas a la Unen las vinculinas a la cadherina cadherina de la membrana de la membrana plasmática.plasmática.

Placoglobina:Placoglobina:- Una proteína de 83KDa.- Una proteína de 83KDa.-Forma parte del material denso de la placa de anclaje Forma parte del material denso de la placa de anclaje de filamentos.de filamentos.

Cadherina E o Uvomorulina:Cadherina E o Uvomorulina:- Proteína de membrana.- Proteína de membrana.- Sobresale en el espacio intercelular uniendo ambas - Sobresale en el espacio intercelular uniendo ambas células.células.

Anclan filamentos de actina conteniendo actinina Anclan filamentos de actina conteniendo actinina , Cap Z , Cap Z y vinculina.y vinculina.

No usan cateninas ni placoglobina.No usan cateninas ni placoglobina.

Contienen la proteína Contienen la proteína Talina.Talina.

Ejemplo: fibroblastos y las células musculares lisas Ejemplo: fibroblastos y las células musculares lisas

CONTACTO FOCAL

Conectan la red de filamentos intermedios de células Conectan la red de filamentos intermedios de células adyacentes, aumentando la conección.adyacentes, aumentando la conección.

Proporcionan estabilidad mecánica a las células Proporcionan estabilidad mecánica a las células epiteliales expuestas a estrés de tensión. epiteliales expuestas a estrés de tensión.

Están bien desarrolladas en epitelio plano estratificado Están bien desarrolladas en epitelio plano estratificado (piel).(piel).

Proteínas de la familia de las cadherinas se unen directamente por su lado extracelular. Por su lado citosólico se unen a los filamentos intermedios, queratinas, mediante proteínas de unión.

DESMOSOMA (MACULA ADHERENS)

• Son uniones célula- matriz extracelular.• Las integrinas se unen por su lado extracelular a la laminina de la lámina basal y por su lado citosólico a los filamentos intermedios mediante proteínas de unión.

HEMIDESMOSOMAS

Potencial de Membrana Potencial de Membrana y y

Potencial de AcciónPotencial de Acción

A través de las membranas casi todas las células del organismo existen potenciales eléctricos.

Células nerviosas y musculares: “excitables”

Potenciales de membrana creados por difusión

++++++++++

Na+

[ Na +] extracelular > [ Na ] intracelular = difunde = > cargas + intracelulares

= pero, luego la difusion se frena por esas cargas (+) = POTENCIAL DE NERNST

- -- -- -- -- -

K+

El Potencial de Membrana depende de:

Polaridad de la carga eléctrica de cada ión.Permeabilidad de la membrana para cada ión.[ ] de cada uno de los iones en el intra-extra celular.

Esos iones son:

El gradiente de [ ] de cada uno a través de la membranadetermina el VOLTAJE del potencial de membrana.

Na+ K+ Cl-

Conceptos

•La permeabilidad de los canales de Na y K cambios

•Canales de Cl no cambian

Cambios de permeabilidad para Na y K son importantes para la: TRANSMISIÓN DE LA SEÑAL A LOS NERVIOS.

Potencial de reposo en la membrana de la Célula Nerviosa

•REPOSO

Cuando no están transmitiendo señales=- 90 mv

*DIFUSIÓN PASIVA DEL K: = - 94 mv

*DIFUSIÓN PASIVA DEL Na: = + 61 mv

La combinación de ambos generan un POTENCIAL NETO de – 86 mv

*BOMBA Na-K: saca 3 Na+ y mete 2 K = contribuye con -

4mv

El potencial de acción

•ETAPAS: *REPOSO: la membrana está POLARIZADA con – 90 mv

*DESPOLARIZACIÓN:• > permeable a Na • Entra Na a la célula

*REPOLARIZACION: •< permeabilidad al K •sale K al exterior .

Propagación del Impulso:

Despolarización de la membrana en un punto produce:

•Electronegatividad extracelular•Electropositividad intracelular

Transmisión de la onda de electronegatividad

Sinapsis

Cuando el impulso nervioso llega a la unión neuromuscular, ésta libera una sustancia llamada Acetilcolina

La Acetilcolina penetra la fibra muscular, a través de los Túbulos “T”, hasta llegar a la miofibrilla, momento en el cual la fibra muscular libera el Calcio que tiene almacenado

El Calcio liberado en la fibra muscular se distribuye entre

los filamentos de la miofibrilla

En el filamento de Actina se distinguen la Tropomiosina y la

Troponina, mientras en el de Miosina el ATP.

El ATP libera una molécula de P, se produce un cambio conformacional en la cabeza de la miosina, por lo que aparece un movimiento que mueve a la actina, por acción de la miosina

KARP Gerald- Biología Celular y Molecular- Editorial Mac Grill –Cuarta Edición.

GUYTON- Fisiología Médica- Cuarta Edición COOPER-, Geoffrey -La Célula- Segunda

Edición GARTNER-Atlas Color de Histología

Bibliografía