Introducción a la Biología Celular: Membranas Celulares, Apuntes de Biología

¡Descarga Introducción a la Biología Celular: Membranas Celulares y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity! Introducción Biología Celular La biología celular se refiere a células eucariotas. Schleiden, Schwann y Virchow formaron la teoría celular. La vida se clasifica en: • Dominio bacteria • Dominio arquea • Dominio eukarya Las células eucariotas presentan orgánulos semiautónomos. El origen de la mitocondria queda descrito por la teoría endosimbionte de Lynn Margulis. Los eucariotas son organismos pluricelulares y tienen orgánulos que desempeñan diferentes funciones. BLOQUE I MEMBRANAS CELULARES Introducción La membrana plasmática, la membrana del sistema de Golgi, la membrana del retículo endoplásmico, la membrana de la mitocondria/cloroplasto y la membrana del lisosoma son membranas celulares. Todas las membranas están formadas por dos caras, la cara citosólica (está en contacto con el citosol, parte soluble del citoplasma) y la cara exoplásmica. Además, todas las membranas están formadas por una bicapa lipídica. Representa el límite entre el interior y el exterior celular. Funciones Las membranas celulares desempeñan las siguientes funciones: • Aislar del medio (mantienen el medio intracelular diferenciado del entorno). • Proteger (Es una barrera de permeabilidad: la permeabilidad es selectiva, es decir, impermeable a macromoléculas y otras sustancias). • Comunicación entre diferentes células (las células no se encuentran aisladas, sino que se agrupan dando lugar a tejidos). • Identificación (hay muchas proteínas que se encargan de identificar moléculas. Reconocimiento de la información extracelular y transmisión al medio intracelular: detectan señales). • Interacción. • Sirven para organizar y localizar estructuras subcelulares. • Es un mecanismo de transporte de sustancias (intercambio regulado de sustancias). Composición La composición de la membrana es asimétrica. Está compuesta por proteínas (50%), lípidos (40%) e hidratos de carbono (10%), los últimos se encuentran en el glucocálix (esas proporciones varían según el tipo de membrana). Es posible que una membrana no tenga hidratos de carbono, pero siempre tiene lípidos y proteínas. La membrana es una bicapa lipídica, de unos 7’5 µm de grosor. Modelo del Mosaico Fluido (por Singer y Nicholson): Bicapa lipídica. Es un modelo que considera la membrana como un mosaico fluido en el cual los fosfolípidos forman una doble capa, estando las proteínas integrales insertadas en dicha capa fluida. Tanto lípidos como proteínas pueden desplazarse lateralmente. LÍPIDOS DE MEMBRANA. La bicapa lipídica está formada por fosfoglicéridos o fosfolípidos, esfingolípidos y colesterol. Todos los lípidos de la membrana presentan un carácter anfipático, es decir, disponen de una zona hidrófila o apolar que atrae el agua (da hacia el medio externo) y otra zona hidrófoba o polar que repele el agua y da hacia el medio interno. La parte apolar e hidrófoba es la cadena carbonatada. El colesterol también tiene una parte polar y una apolar. • Fosfolípidos. Representan el 50% de los lípidos. Controlan la transferencia de sustancias hacia el interior o el exterior de la célula (carácter anfipático)Están constituidos por una molécula de glicerol (esqueleto de tres carbonos), dos ácidos grasos (saturados, con doble enlace, e insaturados, con todos los enlaces sencillos), un grupo fosfato y una base nitrogenada. En el carbono uno y dos hay cadenas de ácidos grasos, y en el carbono tres hay ácido fosfórico. El fosfolípido recibe el nombre del alcohol que porta (fosfatidil + nombre del alcohol). Los fosfolípidos pueden ser negativos o neutros, y los más importantes son: ✳ Fosfatidiletanolamina (fosfolípido neutro). ✳ Fosfatidilserina (fosfolípido negativo). ✳ Fosfatidilcolina (fosfolípido neutro). ✳ Fosfatidilinositol (fosfolípido negativo). ✳ Fosfatidilglicerol (fosfolípido negativo). • Esfingolípidos. Son derivados de la esfingosina, unida a un ácido graso en su grupo (la esfingosina (aminoalcohol) como esqueleto principal y un ácido graso unido). El ácido graso con el aminoalcohol esfingosina forman la ceramida (a la que se le une un ácido fosfórico y un alcohol, por ejemplo la colina). En el carbono uno se unen sustituyentes que dan nombre a los diferentes esfingolípidos. Estos sustituyentes son azúcares. (La esfingomielina se encuentra en la membrana de todas las células animales, pero sobre todo en la vaina de mielina que rodea a las fibras nerviosas). • Colesterol. Representa el 35% de los lípidos. Presenta una cadena apolar (hidrófoba), y una región en forma de anillo conjugado plano con una cabeza polar (-OH). El grupo (-OH) establece puentes de hidrógeno con los fosfolípidos adyacentes. Al ser una molécula anfipática presenta una orientación similar a la de los fosfolípidos, es decir, el grupo hidroxilo (polar) se orienta hacia el exterior de la bicapa (próximo a las cabezas polares de los fosfolípidos) y el grupo hidrofóbico hacia el interior de la misma. Contribuye a la fluidez de la membrana y a su permeabilidad (aunque en menor proporción). Cuanta más cantidad de colesterol haya menos permeable y menos fluida es la membrana. Forma parte de las membranas de los animales. • Glucolípidos. Representan el 2%. Está formado por una molécula de ceramida y por un glúcido. Forma parte de las bicapas lipídicas de las membranas de todas las células, pero especialmente de las neuronas del cerebro. Se sitúan en Son aquellas que pueden atravesar total (proteínas transmembranosas) o parcialmente (proteínas integrales) la bicapa, asomando a una o a ambas superficies de la bicapa. Tienen un sector hidrofóbico (está insertado en la membrana) y una o dos regiones hidrofílicas (expuestas a los medios intracelular y extracelular, ambos acuosos). Luego las proteínas integrales tienen carácter anfipático. En la zona hidrófoba se disponen residuos de tipo hidrofóbico que pueden ser: ✳ En forma de α-hélice: situada en la región atravesando la bicapa lipídica. Por ejemplo la glic oforina. Pueden haber montones de α-hélice juntos, dejando un canal en medio (canales y tran sportadores) que permiten el paso de determinados compuestos en determinadas condiciones. ✳ En forma de β-lámina: se organizan en forma de láminas antiparalelas (conformación de barril) dejando un huevo en el centro. Por ejemplo las porinas de bacterias (acuaporinas) en cloroplastos, bacterias, que por ejemplo permiten el paso del agua. Diferencias entre α-hélice y β-lámina: en la α-hélice el paso de sustancias se encuentra regulado y se puede abrir o cerrar; mientras que en la β-lámina no tiene por qué ser absolutamente hidrofóbicas pudiendo haber en el interior zonas hidrofílicas (la β-lámina son huecos abiertos de la membrana plasmática. • Proteínas periféricas o extrínsecas: son aquellas que se encuentran en la cara externa o interna de la membrana pero no la atraviesan, pudiendo estar ligadas tanto a proteínas integrales como a fosfolípidos por uniones débiles (no interaccionan con la bicapa). Formas de unión con la membrana: ✳ Unión mediante una cola isoprenoide: unión covalente con 15 carbonos unidos a un fosfolípido de membrana. Por ejemplo la proteína RAS (factor de crecimiento). ✳ Cola de ácido mirístico: 14 carbonos unidos mediante una interacción débil al fosfolípido de membrana. Por ejemplo la tirosinkinasa. Las proteínas se pueden asociar a fosfolípidos determinados de la cara externa o interna mediante uniones covalentes muy fuertes, por la cola GPI (por ejemplo el Trypanosoma brucei). ✳ Interacciones electrostáticas con lípidos: no son muy fuertes. ✳ Inserción parcial en la bicapa: por ejemplo la enzima prostaglandina sintetasa. ✳ Asociación con proteínas integrales de la membrana: es la unión más habitual, por ejemplo la F. Cadherina y la Catenina. Desmosomas en banda: son un tipo de uniones celulares (uniones adherentes), mediante las cuales las células se mantienen juntas mecánicamente funcionando como una unidad. Las membranas de las células vecinas se acercan pero no se fusionan, quedando un espacio intercelular ocupado por un material poco denso que en ocasiones presente como una especie de línea central (es el desmosoma). Se trata de especializaciones de la membrana plasmática que contiene proteínas como las cadherinas y caseínas. Otorgan resistencia mecánica. Dinámica de las proteínas de membrana. Las proteínas a lo largo de la membrana, llevan a cabo movimientos de rotación y de traslación, pero no de flip-flop (al igual que los lípidos). Todo ello se estudia con el proceso llamado “Fotoblanqueo”, que consiste en gastar la fluorescencia que se le da a ciertas moléculas o por partículas atrapadas por láser, que sigue a las moléculas en su movimiento. Las proteínas pueden impedir el movimiento cuando se asocian a la matriz extracelular o al citoesqueleto, y cuando forman estructuras fijas o desmosomas. También hay proteínas que se mueven a grandes velocidades (muy rápido) al unirse por el interior de la membrana plasmática a microtúbulos. Generalmente todas las moléculas se mueven de forma continua y anárquica por el movimiento general que tienen. GLUCOCÁLIX. Es una cubierta de carbohidratos constituida por oligosacáridos unidos por enlaces covalentes a proteínas y lípidos de la membrana. Presenta, además glicoproteínas y proteoglicanos adsorbidos a la matriz extracelular. Cada matriz extracelular de un tejido es fabricado por las células que forman ese tejido. Las células epiteliales no forman matriz extracelular. Las glicoproteínas son los componentes más abundantes del glicocálix. Son cadenas de menos de 15 oligosacáridos tanto N-ligados como O-ligados. Su función es variable y depende del tejido. Las funciones del glicocálix son: • Adhesión transitoria (las células no están unidas permanentemente) • Reconocimiento El modelo del mosaico fluido se está replanteando debido a la observación de zonas con función específica dentro de la membrana (dominios).