Capítulo 5 Membranas Biológicas · 5.1. Estructura de Membranas Biológicas Introducción-Resumen...
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Capítulo 5 Membranas Biológicas
Dra. Omayra Hernández Vale
BIOL 3011- Biología General
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Objetivos • Importancia de las membranas en la homeostasia celular y
enfatizar sus funciones
• Describir el modelo mosaico fluído de su estructura
• Relacionar propiedades con función
• Describir asociación entre proteínas y lípidos de la membrana
• Describir la importancia de la permeabilidad selectiva
• Comparar las funciones de las proteínas portadoras y las que
forman canales
• Entender los mecanismos de transportes que ocurren en la
célula
– Pasivo, activo, endo y exocitosis
• Comparar las funciones y estructura de las uniones celulares
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Introducción-Resumen Estructuras complejas y dinámicas formadas
por moléculas de lípidos y proteínas
– Regulan el paso de sustancias
– Dividen la célula en compartimientos
Sistema de endomembranas
– Superficie para rx químicas
– Adhesión y comunicación con otras células
– Señalización entre el ambiente y el interior
– Esenciales en la trasferencia de energía y como
sistema de almacenamiento.
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Orientación más
estable en agua
es una capa doble
Fosfolípidos son moléculas
anfipáticas
Forma cilíndrica
En
ag
ua
Fosfolípidos forman bicapas en agua
agua
agua
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Modelo de Mosaico fluído
membrana consiste de una
doble capa de fosfolípidos
fluída en cual tiene:
proteínas incrustadas
Carbohidratos [glucoproteínas]
Colesterol.
Constante movimiento
https://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAs
https://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAshttps://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAs
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
https://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAs
https://www.youtube.com/watch?v=moPJkCbKjBs
Movimiento lateral
solamente
Tiempo
https://www.youtube.com/watch?v=Pfu1DE9PK2w
Modelo de Mosaico fluído
membrana consiste de una
doble capa de fosfolípidos
fluída en cual tiene:
proteínas incrustadas
Carbohidratos [glucoproteínas]
Colesterol.
Constante movimiento
https://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAshttps://www.youtube.com/watch?v=_3lNYbt0eAshttps://www.youtube.com/watch?v=moPJkCbKjBshttps://www.youtube.com/watch?v=Pfu1DE9PK2whttps://www.youtube.com/watch?v=Pfu1DE9PK2w
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Modelo de Mosaico fluído
Debe mantener una fluidez óptima
Se debilita si tiene mucha fluidez
Se inhiben procesos si está muy rígida
Colas saturadas muchas interacciones
Temperatura-Movimiento- interacciones-
Fluidez
Colesterol [células animales]
Amortiguador de fluidez [hidrofóbico y ligeramente anfipático]
Disminuye/aumenta interacciones [frio/calor]
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Fusión y formación de vesículas
• Autosellador
– Formación de vesículas
• Flexible
– Cambio de forma
• Fusión
– Con otras membranas
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana
Proteínas integrales
Incrustradas en la membrana [anfipáticas]
Transmembranales o no
-helice, laminas plegadas-
Proteínas periferales
– Superficiales (exterior o interior)
– Usualmente enlazadas a proteínas integrales
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana
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5.1. Estructura de Membranas Biológicas
Proteínas de la membrana: Síntesis y orientación
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5.2 Visión General de las Funciones de las Proteínas de las Membranas
¿Porqué la membrana plasmática
requiere tantas proteínas?
Refleja variedad de funciones, éstas son
esenciales para la mayoría de las
funciones celulares.
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5.2 Visión General de las Funciones de las Proteínas de las Membranas
¿Porqué la membrana plasmática requiere tantas proteínas? Diversidad de funciones esenciales para la célula
1. Anclaje a la matriz extracelular
2. Transporte
Canales
bombas
3. Enzimas
4. Receptores [señal de transducción]
5. Etiquetas de identificación [glucoproteínas]
6. Uniones celulares
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5.2 Visión General de las Funciones de las Proteínas de las Membranas
¿Porqué la membrana plasmática requiere tantas proteínas? Diversidad de funciones esenciales para
la célula
Anclaje Transporte Enzimas
Receptores Etiquetas de identificación Uniones celulares
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Proteínas de Anclaje a Material extracelular
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Etiquetas de Reconocimiento
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Proteínas Receptoras
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Uniones Celulares
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5.3 Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
Membrana selectivamente permeable
En respuesta a las condiciones ambientales o las
necesidades celulares
Sustancia A [exterior célula] O==O [interior célula]
Sustancia A [exterior célula] O==O [interior célula]
Controla el volumen, [ ]de iones y composición molecular
O==O
O==O
O==O
O==O
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5.3 Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
Proteínas de transporte a través de la
membrana
Mueve iones, aminoácidos , azucares y
otras moléculas polares
Proteínas portadoras
Proteínas de canales
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5.3 Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
Proteínas Portadoras
Se enlazan a iones o a
otras moléculas y
cambia de forma
Transportadores ABC
Usan energía
donada por ATP
Proteínas de Canales
Forman tuneles y/o
poros Puertas*
Porinas
Agua y otros solutos
Proteínas de transporte a través de la membrana
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5.3 Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
Proteínas Portadoras Proteínas de Canales
Proteínas de transporte a través de la membrana
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5.3 Estructura y Permeabilidad de la Membrana Celular
Barrera para moléculas polares
• Mayor permeabilidad a moléculas no
polares (hidrofóbicas) pequeñas
– O2 y CO2
• Agua [polar…, pero pequeña]
• Impermeable para iones y para la mayoría
de moléculas polares
– Evita su difusión
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Transporte
Gradiente de concentración ([ ]):
diferencia en la [ ] de una sustancia de una región a otra
distribución desigual de sustancia; forma dos regiones
Una con mayor [ ] y otra con menor [ ]
Movimiento a favor del gradiente
Movimiento en contra del gradiente
NOTA:
EN TODO TRANSPORTE
SE NECESITA ENERGÍA
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5.4 Transporte Pasivo
NO SE REQUIERE QUE LA CÉLULA
INVIERTA ENERGÍA
Difusión
Ósmosis
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5.4 Transporte Pasivo
Difusión
Movimiento de un área de mayor [ ] a
un área de menor [ ]
A favor del gradiente
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5.4 Transporte Pasivo
Difusión
Movimiento de un área de mayor [ ] a un
área de menor [ ]
Según se mueven las sustancias en esta
dirección se libera energía (que estaba almacenada en el gradiente)
A favor del gradiente
energía
POR LO TANTO NO SE
REQUIERE QUE SE
INVIERTA ENERGÍA
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5.4 Transporte Pasivo
Ósmosis*
Difusión de agua a través de una membrana
selectivamente permeable
[alta] [ baja] O==O O==O O==O
*Aplica todo lo discutido sobre difusión
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5.4 Transporte Pasivo
Difusión Facilitada
Difusión, pero son proteínas de transporte específicas
(portadoras o canales) quien hace la membrana
permeable para el paso de iones o agua
*Aplica todo lo discutido sobre difusión
Pueden ser proteínas portadoras o canales
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ASIGNADO
• Solución hipotónica, hipertónica, isotónica
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5.5 Transporte Activo
Transporte de alguna sustancia de un área de
menor a mayor [ ],
En contra del gradiente de [ ], por lo que
requiere energía de la célula (energía almacenada en los ATP del metabolismo de azúcares y otras moléculas)
Ej: Bomba de sodio y potasio
Movimiento en contra del gradiente
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5.5 Transporte Activo
Transporte Activo Indirecto (Cotransporte)
Dos sustancias (moléculas) transportadas al mismo
tiempo por una proteína portadora.
Usa la energía liberada del movimiento de una
sustancia a favor del gradiente*para mover otra
en contra del gradiente.
*por difusión facilitada
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5.5 Transporte Activo
Transporte Activo Indirecto (Co-transporte)
+ +
+ +
+
+
Sodium
concentration
gradient
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Algunos materiales grandes se transportan
hacia y desde la células
moléculas grandes, partículas de comida y
células pequeñas
Por procesos ENDOCITOSIS Y EXOCITOSIS
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Exocitosis:
célula libera mediante la fusión de
las vesículas con la membrana
plasmática:
desperdicios o productos específicos (hormonas)
*Hace que la membrana plasmática crezca al incorporarse la membrana de la vesícula
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Endocitosis:
Materiales se llevan a las células
fagocitosis, pinocitosis, endocitosis
mediada por receptores
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Fagocitosis (“cell eating”)
• Cierre por la membrana
plasmática de alguna
partícula o célula pequeña)
• Formación de una vacuola
de alimentación
Protistas, leucocitos
Pinocitosis (“cell drinking”)
• Captura de fluídos con
moléculas por dobleces de
membrana
• Formación de vesícula que
reduce gradualmente su
tamaño según transfiere su
contenido al citosol
Epitelio intestinal
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Fagocitosis (“cell eating”) Pinocitosis (“cell drinking”)
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5.6 Exocitosis y Endocitosis
Endocitosis mediada por
receptores
• Moléculas se pegan a un
receptor específico y este
provoca la endocitosis
Mecanismo principal de
endocitosis en células
eucariotas
Ej colesterol
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5.7 Uniones intercelulares
Uniones entre células cercanas que permiten
conecciones fuertes con otras.
• Uniones de anclaje
– Desmosomas
– adhesión
• Uniones estrechas
• Uniones de comunicación “gap junctions”
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5.7 Uniones celulares
Uniones de anclaje
Desmosomas
Conección de células por el
anclaje del sistema de filamentos
intermedios de c/célula
Uniones de adhesión
Conección de los microfilamentos
de c/célula
distribución de estrés mecánico
por todo el tejido (golpe)
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5.7 Uniones celulares
Uniones estrechas
• Mantienen bien juntas células
adyacentes
• No permiten movimiento de
sustancias entre ellas
Importante para la absorción de
nutrientes en el intestino
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5.7 Uniones celulares
Uniones de Comunicación “Gap junctions”
• Unen membranas y forman
canales que unen los
citoplasmas de células
adyacentes
– Cierre regulado por puertas
Pancreas- estimulación
producción de insulina
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5.7 Uniones celulares
Plasmodemata
Uniones a través de la pared celular de
plantas