Composición química y estructura de la
membrana plasmática
Composición química
Lípidos
Las membranas plasmáticas de todas las células eucarióticas están formadas por tres
tipos de lípidos: fosfolípidos, glucolípidos y esteroles (como el colesterol).
Todos tienen naturaleza anfipática y, por tanto en un medio acuoso se orientan
espacialmente formando miscelas esféricas o bicapas lipídicas. Su distribución en la
célula es irregular y asimétrica, pudiendo existir zonas de naturaleza fluida (modelo del
mosaico fluido); se ha observado que sus componentes se pueden mover lo que le da
la fluidez antes comentada. Los movimientos que se han descrito son los siguientes:
-De rotación: supone el giro de la molécula lipídica en torno a su eje mayor. Es
muy frecuente y el responsable, en gran medida, de otros movimientos.
-De difusión lateral o flexión: Las moléculas lipídicas pueden difundirse
libremente de manera lateral dentro de la bicapa.
-Flip-flop: Es el movimiento de un lípido de una monocapa a su paralela gracias
a unos enzimas denominados flipasas.
La fluidez de las moléculas que componen las membranas depende de la temperatura,
naturaleza de los lípidos y de la presencia de colesterol. Cuando aumenta la
temperatura aumenta la fluidez; de la misma forma si los lípidos son insaturados y de
cadena corta la membrana es más fluida. La presencia de colesterol aumenta la rigidez
de la membrana.
Proteínas
Las proteínas son los responsables de una gran parte de las funciones especializadas de la membrana plasmática. Existen diverso tipos de Proteínas que pueden actuar como:
- Elementos estructurales de la membrana
- Receptores para hormonas y otros mensajeros químicos.
- Transportadores de nutrientes e iones a través de la membrana.
- Enzimas catalizadores de reacciones en al superficie de la membrana.
- Marcadores celulares que pueden ser conocidos por el sistema inmunitario.
Algunas de ellas pueden llevar a cabo mas de una de estas funciones funciones, es decir pueden ser a la vez receptor, enzima y bomba iónica. La mayoría de e las también poseen regiones hidrófobas e hidrófilas, lo cual les permite interaccionar con las partes apolares de las moléculas lipidicas dentro de la misma membrana, pero también con las moléculas de agua del interior y del exterior de la célula.
Según su asociación con la bicapa lipidica las proteínas pueden ser:
-Proteínas integrales o intrínsecas
·Embebidas en la membrana
·Difícil purificación
-Proteínas periféricas o extrínsecas.
·Localizadas en superficie
· Fácilmente extraíbles
·Normalmente solubles en H2O
Glúcidos
Los más abundantes son los oligosacáridos unidos mediantes enlaces de tipo
covalentes a los dominios extracelulares de las proteínas y de los lípidos, formando
glucoproteínas y glucolípidos. Su distribución es asimétrica y solo se localizan en el
exterior de la células eucarióticas. Constituyen la cubierta celular o glucocálix, que
muestra las siguientes propiedades:
-Protege mecánicamente a las células.
-Se relaciona con las moléculas de la matriz extracelular.
-Les da a algunas células la capacidad de poder deslizarse y moverse.
-Les confiere a las células una capacidad antigénica (grupos sanguíneos)
-Interviene en fenómenos de reconocimiento celular constituyendo una “huella
dactilar” propia; es imprescindible este reconocimiento en fenómenos de
desarrollo embrionario.
-Contribuye al reconocimiento y fijación de moléculas que posteriormente
entraran por pinocitosis o fagocitosis en el interior celular.
El modelo del Mosaico Fluido
Las bicapas lipídicas son fluidas, los fosfolípidos individuales difunden rápidamente por la superficie bidimensional de la membrana. Esta estructura, que se propone para las membrana biológicas, se conoce como el modelo de mosaico fluido, donde mosaico se refiere al hecho que también la integran proteínas, colesterol, ergoesterol, y otros tipos de moléculas insertadas entre los fofolípidos.
Los fosfolípidos pueden moverse (por ej. en una membrana de bacteria) a la parte opuesta de la membrana en la cual se encuentra en unos pocos minutos, a temperatura ambiente. Esto es una distancia cientos de veces superior al tamaño del fosfolípido.
Las proteínas de la membrana difunden por ella en la misma forma que los fosfolípidos, por supuesto a menor velocidad, dado su tamaño.
Un fosfolípido tiene unos 650 d ( daltons o Peso Molecular) y el peso promedio de una proteína puede llegar a 100.000 d. De tanto en tanto un fosfolípido puede "darse vuelta" en la membrana y mirar a la cara opuesta, pero esto es poco común. Para que esto acontezca se requiere que la "cabeza" hidrofílica del fosfolípido atraviese al interior de la membrana que es altamente hidrofóbico, y que las "colas" hidrofóbicas se expongan al medio acuoso.
Hay que tener en cuenta que existen moléculas de colesterol "embebidas" en la membrana, el colesterol es un componente necesario de las membranas biológicas. El colesterol rompe las interacciones tipo Van der Waals entre las "colas" de los fosfolípidos. Esto hace que la membrana sea mas fluida. Por lo tanto una manera de controlar la fluidez de la membrana es regulando el nivel de colesterol en la misma.
Otra manera en la cual la célula controla la fluidez de su membrana es regulando la proporción de la saturación (cantidad de dobles enlaces en las mismas) de las cadenas hidrocarbonadas de los ácidos grasos ( "colas") de los fosfolípidos.
Un grupo de fosfolipidos cuyos ácidos grasos son saturados pueden agruparse muy cerca unos de otro y formar numerosas uniones tipo Van der Walls que mantienen unidos a los fosfolípidos. Aquellos que tiene cadenas insaturadas rompen las uniones Van der Walls y los grupos al impedir que los fosfolípidos se acerquen.
Fisiología de la membrana
Funciones de las membranas biológicas
Durante la evolución, se seleccionaron mecanismos de transferencia de moléculas y iones solubles en agua para ingerir nutrientes esenciales, excretar productos metabólicos de desecho y regular la concentración iónica intracelular. Así, entre 15-30% de las proteínas integrales de membrana funcionan como transportadoras.
Debido a su interior hidrofóbico, la bicapa de lípidos impide el pasaje de la mayoría de moléculas polares.
Como consecuencia de la presencia de transportadores, la célula mantiene concentraciones de solutos diferentes en su citoplasma y en el medio extracelular así como en los diferentes orgánulos celulares.
Una consecuencia de la generación de diferencias en la concentración de iones a ambos lados de la membrana es la formación de gradientes electroquímicos que dirigen procesos de transporte a través de las membranas, transmiten señales eléctricas en células excitables y, en mitocondrias, cloroplastos y bacterias generan casi todo el ATP.
Receptores de membrana
El primer punto importante cuando se aborda el estudio de la transducción señales es la comunicación celular, la cual es necesaria para regular y coordinar las distintas funciones fisiológicas. Las células se comunican por sustancias químicas llamadas
mensajeros primarios, los cuales, de forma general, pueden agruparse en cuatro tipos
principales:
- Neurotransmisores.- Moléculas de señalización
utilizadas por el Sistema Nervioso para comunicar
entre si sus distintas estructuras o comunicarse con
los órganos periféricos.
- Hormonas.- Moléculas de señalización, formadas
por las glándulas endocrinas que regulan la casi
totalidad de las funciones fisiológicas ejercidas por
los distintos órganos.
- Factores de Crecimiento.- Moléculas de
señalización por lo general asociadas al control de la
proliferación, diferenciación y la muerte celular.
- Citoquinas.- Moléculas de señalización
implicadas en el control de la inmunidad del
organismo frente a agentes extraños (virus,
bacterias, parásitos) o propios (cáncer).
Los sistemas de transducción de señales se encargan de transformar las señales extracelulares en señales intracelulares. Primero una molécula señal llega a la célula diana y activa un receptor que transforma esta señal extracelular en una intracelular, llamada segundo mensajero. El Ion Ca+2 y el AMPc son los mas usados. Este segundo mensajero generado en gran cantidad se introduce hacia el interior celular y actúa sobre enzimas o factores intracelulares, que a su vez actúan sobre otros, iniciando una cadena de acontecimientos que transmiten la señal al interior celular. Finalmente estos factores actúan sobre las proteínas diana que serán las responsables de la respuesta de la célula. Una vez producida la respuesta la célula se encarga de degradar o aislar el primer y segundo mensajero, volviendo a la normalidad en solamente unos segundos
¿Y esto para qué sirve?
Es una estructura laminada formada por fosfolípidos, glicolípidos y proteínas que rodea, limita, da forma, desequilibrio existente entre el medio intracelular y el medio extracelular. Esto permite una diferencia de gradientes, entre el medio interno y externo, gradientes electroquímicos que permiten almacenar energía que posteriormente es utilizada para que se produzcan otras reacciones bioquímicas del interior de la célula. En el momento en que el medio intracelular y el extracelular entran en equilibrio significa que la célula ha muerto.
Aquí dejo varios enlaces de vídeos que explican mediante diversas imagenes y secuencias lo explicado:
http://www.youtube.com/watch?v=UpHONKsoxlI&feature=share&list=LL5UYL8ZFt6_REE7Xke78SQg
http://www.youtube.com/watch?v=Qqsf_UJcfBc&feature=share&list=LL5UYL8ZFt6_REE7Xke78SQg
http://www.youtube.com/watch?v=PRZva8CjQ1E&feature=share&list=LL5UYL8ZFt6_REE7Xke78SQg
Fuentes:
http://biologaparaprincipiantes.blogspot.com.es/2009/10/compoisicion-quimica-de-la-membrana.html
http://elprofedebiolo.blogspot.com.es/2010/01/estructura-y-composicion-de-la-membrana.html
http://www.monografias.com/trabajos42/membranas-celulares/membranas-celulares2.shtml#estruct
http://www.biologia.edu.ar/celulamit/structu2.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Membrana_plasm%C3%A1tica
Youtube
Jorge M.P.
El glucocálix guarda una estrecha relación con el rechazo de transplantes de órganos, ya que los glúcidos de la superficie se comportan como antígenos y permiten el reconocimiento de las células de un organismo por su sistema inmune. Sin embargo, la detección de células extrañas por el sistema inmune provoca el rechazo de los transplantes.
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