Tema 5. Funciones de las membranas celulares. Paso de

Tema 5. Funciones de las membranas
celulares. Paso de sustancias.
Mensajeros químicos. Receptores.
1.  Membrana celular: estructura y composición.
2.  Transporte a través de la membrana.
3.  Transporte pasivo.
3.1. Difusión simple.
3.2. Difusión facilitada.
4.
Transporte activo.
5.  Endocitosis y exocitosis.
6.  Comunicación intercelular: mensajeros y receptores.
1. Membrana plasmática
•  Barrera física entre el LIC y el LEC
•  Otras funciones: transporte, comunicación, reconocimiento, adhesión
1. Membrana plasmática
Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas
1. Membrana plasmática
COLESTEROL
•  El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable)
•  Disminuye la permeabilidad de la MP al agua
1. Membrana plasmática
La mayoría de las membranas celulares constituyen un “mosaico fluido” de fosfolípidos
y proteínas.
1. Membrana plasmática
•  Las características funcionales de la MP dependen de las proteínas que
contiene.
•  Muchas proteínas de membrana son glucoproteínas.
•  Tipos (por la forma en la que están dispuestas en la MP):
- Periféricas: incluidas de manera parcial en una de las superficies de
la membrana, unidas covalentemente a lípidos o asociadas a ellos
mediante un dominio hidrofóbico.
- Integrales: abarcan todo el espesor de la membrana. Son
anfipáticas.
1. Membrana plasmática
Ejemplos de estructuras de proteínas de membrana
Segmento hidrófobo
Barriles formados por
diferente número de
cadenas que
configuran un canal o
poro
Glicosilación de
proteínas y formación
depuentes disulfuro
entre cisteínas
2. Transporte a través de la membrana.
•  La MP tiene una permeabilidad
selectiva.
•  A ↓ tamaño y ↑ hidrofobicidad,
↑difusión a través de la bicapa.
•  Moléculas hidrosolubles y cargadas
no pueden atravesar la bicapa (la
mayoría).
•  Es necesario un sistema de transporte
para las moléculas impermeables a la
bicapa: proteínas transportadoras
de membrana
2. Transporte a través de la membrana.
Tipos de transporte:
DIFUSIÓN SIMPLE
DIFUSIÓN
FACILITADA
TRANSPORTE
PASIVO
TRANSPORTE
ACTIVO
3. Transporte pasivo: difusión simple.
•  T
Pasivo: No necesita energía (ATP).
•  La difusión simple ocurre a través de la
bicapa (inespecífico) o por poros (específico).
•  Ocurre a
favor de gradiente.
•  La capacidad de difundir a través de la bicapa
depende de:
- La diferencia de concentración a través de la
membrana
- La permeabilidad de la membrana a la
sustancia (hidrofobicidad = lipofilia)
- La Tª: determina la energía cinética de las
moléculas
- La superficie de la membrana
•  Ej.: O2 y CO2, EtOH, NH3, fármacos liposolubles
3. Transporte pasivo: difusión simple.
Difusión simple a través de canales:
•  Agua: aquaporinas (permiten el
paso por ósmosis).
•  Iones (Na+, K+). La apertura del
canal está regulada por:
- Ligando, su unión a una
determinada región del canal
provoca la transformación
estructural que induce la
apertura.
-  Voltaje (tema siguiente).
3. Transporte pasivo: difusión facilitada.
•  T Pasivo: No necesita energía.
•  Ocurre a favor de gradiente.
•  La difusión facilitada es específica y
saturable: mediada por proteínas
transportadoras.
•  Implica un cambio conformacional en la
proteína.
•  Ejemplos: glucosa, algunos
aminoácidos…
4. Transporte activo
•  Necesita energía (ATP) y proteínas
transportadoras (receptor + ATPasa).
•  Es contra gradiente (“contracorriente”).
•  Mantiene las diferencias de concentración
entre el LEC y el LIC (p.e. K+, Na+, Ca+2…),
permite la absorción de micronutrientes en
intestino y la reabsorción en el riñón… y la
generación y transmisión del impulso nervioso
• Tipos:
- TA primario: la energia procede
directamente del ATP…
- TA secundario o acoplado: la energía
procede del gradiente generado por el TA
primario.
4. Transporte activo primario
•  Transporte de iones: Na+, K+, Ca+2, H+, Cl-…
Bomba de Ca+2
Bomba de Na+/K+
LEC
LIC
Mantiene ↓[Ca+2]LIC
Mantiene ↓[Na+]LIC
↑[K+]LIC
•  Ocurre en todas las células, fundamental en miocitos y neuronas
4. Transporte activo primario
Funciones de la bomba de Na+/K+ :
- Proporciona energía para el
transporte 2º de otras
moléculas.
- Las células nerviosas y
musculares utilizan el
gradiente K+/Na+ para
producir impulsos eléctricos.
- La salida activa de Na+ es
importante para mantener el
equilibrio osmótico celular.
4. Transporte activo secundario
•  La difusión de Na+ hacia el interior
celular (a favor de gradiente) impulsa
el movimiento de otra molécula en
contra de su gradiente.
- Simporte: la otra molécula se
mueve en la misma dirección que
el Na+
- Antiporte: en dirección
opuesta
•  Ejemplos: transporte acoplado al
Na+ de glucosa y AAs en células
epiteliales del intestino delgado y de
los túbulos renales, antiporte de H+ y
Ca+2
4. Transporte activo secundario
4. Transporte activo secundario
5. Endocitosis y exocitosis: transporte masivo
Endocitosis
•  Transporte de moléculas grandes
•  Ingestión de partículas
y microorganismos (fagocitosis)
Exocitosis
Liberación (secreción) de hormonas
y neurotransmisores
6. Comunicación intercelular
•  La comunicación celular es la capacidad que tienen todas las
células de intercambiar información fisicoquímica con el
medio ambiente y con otras células.
Tipos de comunicación intercelular
Por ejemplo…
Miocitos
Neuronas
Inflamación
Coagulación
Hormonas
6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores
Receptores: proteínas o
glicoproteínas presentes en la
membrana plasmática, en la membrana
de las organelas o en el citosol celular, a
las que se unen específicamente
moléculas señalizadoras (ligandos o
mensajeros):
•  Hormonas
•  Neurotransmisores
Receptor = cerradura
•  Citoquinas
•  Factores de crecimiento
Ligando = llave
•  Moléculas de adhesión
•  Componentes de la matriz extracelular
6. Comunicación intercelular: mensajeros y receptores
Receptores de membrana
•  Los mensajeros hidrosolubles (p.e.,
hormonas) interaccionan con receptores de la
superficie de las células diana.
•  El acoplamiento ligando-receptor
desencadena una señal intracelular mediada
por SEGUNDOS MENSAJEROS. TIPOS:
•  Receptores con actividad tirosina
quinasa
•  Receptores acoplados a proteína G
-  Sistema adenilato ciclasa-AMPc
- Sistema fosfolípidos de membrana
-  Sistema del calcio