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MEMBRANA CELULAR

FRANCISCO LOAYZA LOZANO Medicina Humana Promoción 2013

Enero 2014

I Curso introductorio de Ciencias Básicas con Aplicación Clínica

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COMPETENCIAS

Conocer la estructura y función de la

membrana celular.

Describir los principios que gobiernan la formación de las membranas a partir de sus componentes.

Explicar como la fluidez de las membranas puede atribuirse a la propiedades de sus componentes.

Importancia de las membranas.Aplicación clínica: Fibrosis quística.

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MEMBRANAS BIOLÓGICAS

Estructuras laminares, finas,flexibles relativamente estables que rodean a todas las células y a los orgánulos.

Polímeros bidimensionales no covalentes que crean superficies químicas reactivas con funciones de transporte singulares.

Componentes celulares versátiles y dinámicos integrados de forma compleja en procesos biológicos.

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Permite la presencia de actividades

especializadas sin interferencia externa y

permite la regulación independiente de las

distintas actividades celulares.

FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS

BIOLÓGICAS

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FUNCIONES DE LAS MEMBRANAS

BIOLÓGICAS

Barrera física selectiva y sensible.

Transporta iones y moléculas.

FUNCIONES DE LAS

MEMBRANAS BIOLOGICAS

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Sitio para actividades bioquímicas.

Transducción de energía.

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FUNCIONES DE LAS

MEMBRANAS BIOLÓGICAS

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Transducción de señales.

Respuesta a señales externas de receptores tales como HORMONAS, FACTORES DE CRECIMIENTO, NEUROTRANSMISORES.

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Interacción intercelular.

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Jobs of the cell membrane: Isolate the cytoplasm from the external

environment Regulate the exchange of substances Communicate with other cells Identification

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ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA

Todas la membranas tienen 2 componentes principales asociados en forma no covalente, lípidos y proteínas y además carbohidratos.

La proporción y clase de ellos varía entre los tipos celulares y entre los orgánulos dentro de la célula.

Lípidos: fosfolípidos y colesterol.

Proteínas : extrínsecas e intrínsecas.

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LIPIDOS DE LA MEMBRANA

• FOSFOLÍPIDOS

Fosfoglicéridos

* Fosfatidilcolina, posición 1:palmítico (16:0) y esteárico (18:0)

posición 2: oleico, linoleico o linolénico.

* Fosfatidiletanolamina,

* Fosfatidilserina

* Fosfatidilinositol

* Fosfatidilglicerol, gran cantidad en membrana mitocondrial, precursor de cardiolipinas (mitocondrias y bacterias).

• Esfingolípidos: *esfingolmielina y *glucolípidos

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( Colas hidrofóbicas dirigidas hacia el

interior)

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ESTRUCTURA DEL COLESTEROL

Muy baja solubilidad en agua.

Alta solubilidad en sangre debida a

proteínas (LDL y HDL).

Precursor de:

Ácidos biliares

Hormonas esteroideas: estrógenos,

progesterona, corticoides,

aldosterona, testosterona).

Vitamina D.

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COLESTEROL Mejora la fluidez de

la membrana.

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MOVIMIENTOS DE LOS LÍPIDOS

• Rotación: girará en torno a su eje. Es frecuente, responsable en parte de otros movimientos.

• Difusión lateral: Es el movimiento más frecuente.

• flip-flop: movimiento de una monocapa a la otra, gracias a las flipasas. Es el menos frecuente, (energéticamente más desfavorable)

• Flexión: son los movimientos producidos por las colas hidrófobas de los fosfolípidos.

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MOVIMIENTOS DE LOS LIPIDOS

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BALSAS LIPÍDICAS:

NANODOMINIOS con asociaciones estables entre esfingolípidos y colesterol.

Forman una fase lipídica más densa, que constituyen zonas

especiales que funciones como «balsas» que flotan entre el

conjunto de los demás lípìdos

Favorecen la transducción de señales extracelulares al actuar como estructuras de andamiaje donde convergen

distintos elementos implicados en las vías de

señalización.

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LIPIDOS DE LA MEMBRANA

• Responsables de las características de las membranas biológicas:

1. FLUIDEZ DE LA MEMBRANA, resistencia de los componentes de la

membrana al movimiento.

• El movimiento lateral rápido de los fosfolípidos, sería responsable del

funcionamiento adecuado de muchas proteínas de membrana.

• El flip-flop, poco frecuente.

• La fluidez es determinada por el grado de insaturación y tamaño de los

AG.

• El colesterol puede afectar

la fluidez de la membrana.

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LIPIDOS DE LA MEMBRANA 2. PERMEABILIDAD SELECTIVA, por su naturaleza hidrófoba,

las cadenas hidrocarbonadas de los fosfolípidos, proporcionan una barrera virtualmente impermeable al transporte de sustancias iónicas y polares.

• Proteínas de membrana regulan el movimiento de esas sustancias.

3. CAPACIDAD DE REHACERSE, cuando las bicapas se rompen, Inmediatamente y espontáneamente se recomponen.

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LIPIDOS DE LA MEMBRANA 4. ASIMETRIA, En la cara externa del eritrocito predomina la

fosfatidilcolina y esfingomielina y en el lado citoplasmático hay fosfatidilserina, fosfatidiletanolamina y fosfatidilinositol.

• Los glicolípidos están restringidos a la cara externa.

• La fluidez de la membrana se ve limitada por la asimetría.

La asimetría puede tener un papel funcional:

• Mantener y regular las propiedades de las proteínas de la membrana.

• Mantener la distribución de carga entre las dos hojas de la bicapa.

• Proveer un depósito intracelular para cationes esenciales.

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PROTEÍNAS DE MEMBRANA

• Se sitúan asimétricamente.

• FUNCION Acarreadores o transportadores

Receptores

Anclaje

Enzimas

• Por su relación con la bicapa, se agrupan en:

* Integrales (monotópicas, bitópicas, politópicas)

* Periféricas

* Ancladas.

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PROTEÍNAS

INTEGRALES Monotópicas: expuestas en una sola superficie de la membrana, (citb5).

Bitópicas: atraviesan una sola vez la membrana, expuestas en ambos lados

(receptores).

Politópicas: poseen más de un segmento dentro de la membrana (canales

iónicos, el pigmento fotosensible de los bastoncillos de la retina)

PROTEÍNAS INTEGRALES

• EJ.

RECEPTORES ACTIVADOS POR LIGANDO ( Por ej. Para hormonas o neurotransmisores)

Proteínas de transporte ( Na+-K+ATPasa)

Poros

Canales iónicos.

Proteínas de unión a GTP ( Proteínas G)

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PROTEÍNAS INTEGRALES

• GLICOFORINA

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PROTEÍNAS INTEGRALES

BACTERIORODOPSINA

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PROTEÍNAS INTEGRALES

• CONEXINAS

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PROTEÍNAS INTEGRALES

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PROTEÍNAS

PERIFÉRICAS

• Se localizan por completo fuera de la bicapa, mediante enlaces no

covalentes.

Proteínas PERIFÉRICAS de membrana

• Ej:

ANQUIRINA

Ancla el citoesqueleto de los eritrocitos a una proteína integral de transporte de membrana.

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PROTEÍNAS DE MEMBRANA ANCLADAS A LÍPIDOS Unidas covalentemente a lípidos.

• *En la cara externa mediante un oligosacárido corto unido a (GFI)

glucofosfatidilinositol.

• * En el lado citoplasmático, ancladas a largas cadenas de ácidos grasos integrados a

la bicapa.

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• La ANQUIRINA es :

a) Un lípido de membrana

b) Una proteína integral

c) Una proteína periférica

d) Un carbohidrato de membrana

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CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA

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CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA Unidos por enlaces covalentes a los componentes lipídicos y

proteínicos. Según el tipo de célula varían de 2 –10 % del peso. Todos los carbohidratos de la membrana plasmática se encuentran

en el espacio extracelular.

CARBOHIDRATOS DE LA MEMBRANA

El ácido siálico confiere carga negativa.

Los carbohidratos ramificados participan en la mediación de las interacciones con otras células.

Los carbohidratos de los glucolípidos determinan el grupo sanguíneo.

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• Ser sitio de reconocimiento para microorganismos es una función de :

a) Lípidos de membrana

b) Proteínas de membrana

c) Carbohidratos de membrana

d) Colesterol

e) Ninguna de las anteriores.

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ESTRUCTURA DE LA MEMBRANA

CELULAR

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MEMBRANA DE LOS ERITROCITOS

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APLICACIÓN CLÍNICA

• UN CANAL IÓNICO EN LA FIBROSIS

QUÍSTICA La fibrosis quística es una enfermedad hereditaria grave y

relativamente común en humanos.

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Solo los individuos con 2 copias

defectuosas muestran los síntomas

graves de la enfermedad:

Obstrucción de los tractos

gastrointestinal y respiratorio,

que conduce normalmente a una

infección bacteriana y a la muerte

por una insuficiencia respiratoria a

una edad temprana.

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• El gen defectuoso en los pacientes con fibrosis quística

codifica una proteína de membrana llamada

REGULADOR DE LA CONDUCTANCIA

TRANSMEMBRANA DE LA FIBROSIS QUÍSTICA

( CFTR)

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APLICACIÓN CLÍNICA

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