Membrana celular 2010
- 1. MEMBRANA CELULAR: ESTRUCTURA, ULTRAESTRUCTURA Y FUNCIÓN DRA. DUNIA A. LOZADA QUINTANILLA DOCENTE PRINCIPAL DPTO. ACADÉMICO DE MORFOLOGÍA HUMANA FACULTAD DE MEDICINA UNSA
- 3. • La membrana plasmática aísla al citoplasma y media las interacciones entre la célula y su entorno. • Los glóbulos rojos de los mamíferos no contienen núcleo ni membranas internas y han sido particularmente útiles como modelo para el estudio de las membranas.
- 6. MÉTODOS DE ESTUDIO INDIRECTOS • 1895, OVERTON presumió la existencia de una membrana de naturaleza lipídica • 1897, LANGMUIR estudió el comportamiento de los fosfolípidos al extenderlos sobre el agua • 1925, GORTER Y GRENDEL concluyeron que la membrana es una capa lipídica bimolecular
- 7. • 1932, Cole estudió la tensión superficial de membranas de huevos de erizo de mar y dedujo que los lípidos debían ir acompañados de proteínas que disminuyan su tensión superficial • 1935, DAVSON Y DANIELLI propusieron un modelo de membrana plasmática en el que las proteínas se sitúan con los grupos polares
- 8. ESTUDIOS AL MICROSCOPIO ELECTRÓNICO • 1959 Robertson: estructura trilaminar • La Unidad de Membrana: todas las membranas son iguales, tanto las plasmáticas como las citoplasmáticas
- 12. OTROS MODELOS DE MEMBRANA • Década 1960-70 algunos investigadores llegaron a la conclusión de que la estructura de las membranas citoplasmáticas era globular y no trilaminar • Estos modelos fueron pronto desechados al comprobarse que el aspecto trilaminar o globular de la membrana depende en gran parte de la fijación
- 13. • En la actualidad al mejorar la fijación se acepta universalmente que el espesor de la membrana plasmática es de 10 nm y de un valor de 7 nm para las membranas citoplasmáticas
- 14. • 1972. Jonathan Singer y Garth Nicolson propusieron el Modelo del Mosaico Fluido de membrana que ha sustituido a todos los anteriores y se encuentra actualmente en vigencia
- 15. MOSAICO FLUIDO
- 20. COMPONENTES DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA • Lípidos: hay unos 5 millones de moléculas lipídicas por µm² de membrana • Proteínas: integrales, periféricas • Hidratos de carbono: quedan del lado externo de la membrana, formando el llamado glicocálix
- 21. • Los lípidos son los elementos estructurales fundamentales de las membranas. • Las proteínas son las responsables de realizar las funciones específicas de la membrana
- 22. LÍPIDOS • Fosfolípidos: fosfatidil colina, fosfatidil serina, fosfatidil etanolamina, fosfatidil inositol, fosfatidil glicerol, difosfatidil glicerol o cardiolipina • Esfingolípidos: ceramidas (esfingomielina y glucolípidos complejos: cerebrósidos y gangliósidos) • Esteroles: colesterol
- 25. Estructura de dos tipos de fosfolípidos y un glucolípido
- 26. ASIMETRÍA en la bicapa lipídica: • Mayor proporción de fosfatidil colina y esfingomielina en la cara externa (E) (ácidos grasos saturados) • Mayor cantidad de fosfatidil etanolamina y fosfatidil serina en la cara citoplasmática (P) (ácidos grasos insaturados) • La matriz lipídica de la cara P es más fluida que la de la cara E debido a su mayor contenido en ácidos grasos insaturados
- 27. PROTEÍNAS • Glicoforina A • La proteína banda 3 • La anquirina o proteína banda 2.1 • Las proteínas esqueléticas espectrina, actina y tropomiosina • Una proteína periférica interna: la enzima gliceraldehido -3-P-deshidrogenasa
- 29. Estructura de la secuencia de aminoácidos de una proteína transmembrana (Glicoforina A)
- 34. Demostración experimental de que las proteínas de superficie celular se movilizan lateralmente
- 35. • Las proteínas periféricas se disocian de la membrana tras el tratamiento con agentes polares, como soluciones de pH extremo o de alta concentración salina, que no rompen la bicapa fosfolipídica.
- 36. • Las proteínas integrales de membrana solamente pueden ser liberadas mediante tratamientos que rompan la bicapa fosfolipídica. • Los detergentes son moléculas pequeñas anfipáticas que contienen tanto grupos hidrofóbicos como hidrofílicos.
- 37. Estructura de cinco detergentes comunes
- 38. Solubilización de proteína integral de membrana por detergentes no iónicos
- 39. HIDRATOS DE CARBONO (GLICOCÁLIX) • Contribuyen eficazmente a la asimetría de la membrana plasmática. Al ME se presentan como filamentos muy ramificados formando un entramado tridimensional. • En algunas células epiteliales suele estar muy desarrollado: microvellosidades del epitelio intestinal.
- 40. GLICOCALIX SELECTIVIDAD RECONOCIMIENTO UNIONES INTERCELULARES CAMBIOS EN LA CARGA ELÉCTRICA ANCLAJE DE ENZIMAS PROPIEDADES INMUNITARIAS
- 41. RENOVACIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA • Los lípidos, → Retículo Endoplásmico Liso. • Glucoproteínas y proteoglucanos del glicocálix y proteínas periféricas externas se sintetizan en el Retículo Endoplásmico Rugoso • A través del complejo de golgi, forman vesículas de exocitosis que se unen a la membrana plasmática incrementando su superficie. • Las proteínas periféricas internas se sintetizan en polisomas libres
- 42. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS • Difusión pasiva: moléculas hidrofóbicas pequeñas (O2, CO2, H2O, Etanol, Benceno) • Difusión facilitada y proteínas transportadoras, proteínas canal: la mayoría de moléculas biológicas polares y con carga (azúcares, aminoácidos y nucleósidos) • Canales iónicos, canal regulado por ligando, canal regulado por voltaje: median el tránsito rápido de iones seleccionados (células nerviosas y musculares).
- 43. DIFUSIÓN PASIVA
- 48. TRANSPORTE DE MOLÉCULAS PEQUEÑAS • Transporte activo dirigido por hidrólisis de ATP: la energía derivada de la hidrólisis de ATP puede dirigir el transporte de moléculas en contra de su gradiente electroquímico (bomba iónica, bomba de Na+ - K + , ATPasa Na + - K + ) • Transporte activo dirigido por gradientes iónicos: se emplean con frecuencia como fuente de energía para conducir el transporte activo de otras moléculas (Uniporte, simporte, antiporte)
- 52. Endocitosis • Christian de Duve (1963), ingestión de partículas grandes y fluidos. • Fagocitosis: acción celular de comer. Las células ingieren partículas grandes como bacterias y desechos celulares. • Pinocitosis: acción celular de beber. • La endocitosis mediada por receptor, proporciona un mecanismo para la entrada selectiva de macromoléculas específicas.
- 57. Tráfico de proteínas en la endocitosis • Las moléculas recogidas por endocitosis son transportadas a los endosomas, donde se clasifican para ser recicladas a la membrana plasmática o para ser degradadas en los lisosomas.
- 59. Ultraestructura y diagramas de la formación de depresiones revestidas
- 60. • Las macromoléculas que se van a introducir se unen a receptores específicos de la superficie celular. Estos receptores se acumulan en regiones especializadas de la membrana plasmática denominadas depresiones revestidas con clatrina.
- 61. • Las células de los individuos normales poseen un receptor para la lipoproteína de baja densidad, o LDL (del inglés low-density lipoprotein). • Mutaciones congénitas del receptor de LDL ocasionan hipercolesterolemia familiar, por fallas en la unión al receptor o por fallas en la internalización.
- 62. Caveolas
- 63. • Las caveolas son ricas en balsas lipídicas de colesterol y esfingolípidos y poseen un revestimiento distinto formado por una proteína llamada caveolina
- 64. UNIONES CELULARES • Hay proteínas de membrana celular que actúan como moléculas especializadas de adhesión celular. • Áreas especializadas de la membrana celular incorporadas a las uniones celulares.
- 65. Proteínas de adhesión celular • Las interacciones selectivas intercelulares están mediadas por cuatro grupos principales de proteínas de adhesión celular: selectinas, integrinas, miembros de la superfamilia de las inmunoglobulinas y cadherinas. • Las cadherinas unen los citoesqueletos de las células adyacentes en las uniones célula a célula estables.
- 66. Tipos de Uniones celulares • Uniones oclusivas • Uniones de anclaje • Uniones comunicantes
- 67. Uniones oclusivas • Previenen la difusión de moléculas entre células adyacentes. • Previenen la migración lateral de las proteínas especializadas de membrana. • Están bien desarrolladas en el epitelio que reviste al intestino delgado. • Previenen la retrodifusión de la sustancia transportada.
- 70. Uniones de anclaje • Unen el citoesqueleto de unas células con otras y con los tejidos subyacentes • Dan estabilidad mecánica a los grupos de células epiteliales consiguiendo que funcionen como una unidad cohesiva.
- 71. Uniones de anclaje • La red de actina interacciona con dos tipos distintos de unión: • Las uniones adherentes • Los contactos focales
- 75. Uniones de anclaje • La red de filamentos intermedios interacciona con dos tipos de uniones: • Los desmosomas que conectan la red de filamentos intermedios de las células adyacentes • Los hemidesmosomas conectan la red de filamentos intermedios con la matriz extracelular
- 79. • Complejo de unión: • Unión oclusiva • Unión adherente • Desmosoma
- 80. Uniones comunicantes • Permiten la difusión selectiva de moléculas entre células adyacentes y facilitan la comunicación directa célula con célula. • Son numerosas durante la embriogénesis. • Son importantes en las células del músculo cardíaco y liso
- 84. Especializaciones de la superficie de la célula epitelial • Aumentar la superficie: Microvellosidades, Pliegues basolaterales y placas de membrana. • Mover sustancias por la superficie: cilios
- 85. Microvellosidades • Proyecciones en forma de dedo de la superficie apical de la célula . • Mas desarrollados en las células de absorción: células de los túbulos renales, epitelio del intestino delgado. • Los estereocilios son formas extremadamente alargadas de microvellosidades: células epiteliales del epidídimo.
- 89. Cilios • Son proyecciones móviles superficiales de las células que participan en el transporte • Son particularmente evidentes en: • El epitelio que reviste el Tracto Respiratorio • El epitelio que tapiza la Trompa de Falopio
- 95. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN • Neurotransmisores (señalización sináptica) • Hormonas (secreción endocrina) • Mediadores químicos locales (secreción paracrina) • Señalización autocrina: células responden a sustancias que ellas mismas liberan
- 96. • Las moléculas de señalización (hormona, feromona o neurotransmisor) actúan como ligandos • La unión de un ligando a su receptor causa un cambio conformacional en el receptor que inicia una secuencia de reacciones llevando a una respuesta celular específica
- 97. Las moléculas de señalización se comportan de modo diferente de acuerdo a: • Solubilidad: hidrófobas o hidrófilas • Localización del Receptor: intracitoplasmático o de la superficie celular
- 98. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN HIDRÓFILAS. RECEPTORES DE SUPERFICIE • Receptores asociados a canales. • Receptores ligados a proteína G • Activación de una enzima ligada a la membrana plasmática • Activación de un canal iónico ( Ca++ ) • Receptores catalíticos ligados a enzimas
- 99. MOLÉCULAS DE SEÑALIZACIÓN HIDRÓFOBAS RECEPTORES INTRACITOPLASMÁTICOS • Hormonas esteroideas (cortisol, progesterona, estradiol y testosterona) • Hormonas tiroideas • La vitamina D • Los retinoides • El NO y el CO
- 100. PREGUNTAS 1. ¿La membrana plasmática es visible al microscopio de luz? 2. ¿Qué científicos concluyeron que la membrana es una capa lipídica bimolecular? 3. ¿Qué propusieron Danielli y Davson acerca del modelo de de estructura de la membrana plasmática? 4. Robertson observó que la membrana plasmática presentaba una estructura …………….. 5. ¿A qué se conoce como Unidad de Membrana? Y a qué Asimetría de membrana? 6. El modelo del mosaico fluido de membrana fue propuesto por ………….. 7. Señale los componentes de la membrana plasmática 8. ¿Cuales son las funciones del glucocálix?
- 101. 9. ¿Cómo se renueva la membrana plasmática? 10. Señale los mecanismos de transporte de moléculas pequeñas a través de la membrana plasmática (intercambio de la célula con el medio externo) 11. ¿Qué son microvellosidades? 12. La incorporación de moléculas de gran tamaño al interior de la célula se conoce como ………………………… y el proceso inverso es la ……………….. 13. Las moléculas de señalización pueden clasificarse así: ……….. 14. ¿Qué son los receptores de superficie? 15. Clasificación de las uniones celulares.
- 102. Bibliografía: • La Célula, Geoffrey M. Cooper • Biología Celular, Paniagua, R. • Biología Celular y Molecular, Karp, G. • Biología Celular y Molecular, Lodish • Histología Humana, Stevens, A.
Notas del editor
- #41: ANCLAJE DE ENZIMAS CAMBIOS EN LA CARGA ELÉCTRICA
- #42: RENOVACIÓN DE LA MEMBRANA PLASMÁTICA Los lípidos, glucoproteínas y proteoglucanos del glicocálix y proteínas periféricas externas se sintetizan en el retículo endoplásmico (liso para los lípidos y rugoso para las proteínas) y , a través del complejo de golgi, forman vesículas de exocitosis que se unen a la membrana plasmática incrementando su superficie. Las proteínas periféricas internas se sintetizan en polisomas libres