UD7. ENVOLTURAS CELULARES

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CITOLOGÍA
ENVUELTAS CELULARES.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Modelo de mosaico fluido (Singer y Nicholson, 1972)
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Los fosfolípidos
Se disponen formando una bicapa debido
a su carácter anfipático
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Estructura de un fosfolípido
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Fosfolípidos mayoritarios en las membranas eucariotas
La cabeza polar de los fosfolípidos de membrana puede variar
Fosfatidil etanoamina
Fosfatidil serina
Fosfatidil colina
esfingomielina
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

El modelo del mosaico fluido introduce el aspecto de la
movilidad. Las moléculas de fosfolípidos tienen varios tipos
de movimientos:
Enzimas
FLIPASAS
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

La movilidad de las moléculas permite a la
membrana:
Adaptarse al medio
 Cumplir sus funciones (intercambio de sustancias, pérdida o
adición de fragmentos, etc.). –Para ello deben ser fluidas
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

El colesterol: este esteroide tiene diferentes efectos sobre la fluidez de
membrana según la temperatura:
 A Tª próxima a 37º, el colesterol se une a los fosfolípidos y evita el
excesivo movimiento de las moléculas, reduciendo la fluidez y aportando
estabilidad.
 A Tª más fría, evita que los lípidos se unan entre sí, lo que provocaría la
ruptura de la bicapa por cristalización.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
• El colesterol amortigua la fluidez de la MP (= menos deformable)
• Disminuye la permeabilidad de la MP al agua
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Además del colesterol, existen otros factores que
influyen en la fluidez de la membrana:
Factores que favorecen la
viscosidad
•
•
•
Alto grado de saturación
Mayor longitud de las colas
hidrocarbonadas
Menor temperatura del
medio
Factores que favorecen la
fluidez
•
•
•
Alto de grado de insaturación
Menor longitud de las colas
hidrocarbonadas.
Mayor temperatura del
medio
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Los dobles enlaces producen pliegues en las cadenas
hidrocarbonadas que dificultan su empaquetamiento, de forma
que las membranas permanecen fluidas a temperaturas más bajas.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Las proteínas de membrana: suelen ser globulares y
según su posición en la membrana, se clasifican en:


Periféricas o extrínsecas: hacia el interior y exterior celular, unidas
a lípidos o proteínas.
Intrínsecas o integrales: íntimamente asociadas a los lípidos.
Embutidas en la bicapa total o parcialmente (transmembranosas,
cuando atraviesan completamente la membrana).
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
Ejemplos de estructuras de proteínas de membrana
Segmento
hidrófobo
Barriles formados por
diferente número de
cadenas que configuran
un canal o poro
Glucosilación de
proteínas y
formación de
puentes disulfuro
entre cisteínas
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Las proteínas también pueden moverse por la
membrana, pero su difusión es más lenta por su
mayor volumen molecular.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

Los glúcidos:

Se disponen sólo en la
cara de la membrana
que da al medio
extracelular.

Son oligosacáridos
unidos a lípidos
(glucolípidos) o proteínas
(glucoproteínas)

Pueden originar una
envuelta de secreción
llamada glucocalix.

Funcionalidad:


Comunicación/unión
intercelular
Reconocimiento de
señales químicas.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA
LA MEMBRANA PLASMÁTICA

La cara interna y externa de
las membranas tienen
distinta estructura. La
distribución de proteínas,
lípidos y glúcidos es
asimétrica.

La estructura y composición
de la membrana aparece
también en el interior celular,
rodeando a los orgánulos:
“membrana unitaria”
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Funciones de la membrana:
•
Barrera física que separa el medio intracelular del extracelular.
•
Regula el transporte de moléculas hacia
adentro y afuera de la célula.
•
Mantenimiento del potencial de membrana.
•
La capacidad de actuar como sistema de transferencia y almacenamiento de
energía (bombas dependientes de ATP transportan activamente iones de un
compartimiento a otro).
•
Receptores de membrana:
•
•
•
Reconocimiento y adhesividad intercelular.
Transmisión de señales entre medio externo e interno.
Recepción de estímulos, etc.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Transporte:
La membrana supone una
barrera física, entre el medio
externo e interno.
 También es una barrera
química: la mayoría de las
sustancias no pueden
atravesar la bicapa lipídica,
por ser solubles (hidrófilas).
 La membrana tiene
permeabilidad selectiva:
permite el paso de algunas
sustancias e impide el de
otras.

LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
Transporte
pasivo
Moléculas
pequeñas
Difusión
simple
Difusión
facilitada
Transporte
activo
Ósmosis
Transporte
Endocitosis
Moléculas
grandes
(macromoléculas)
Fagocitosis
Pinocitosis
Exocitosis
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
TRANSPORTE PASIVO
Se hace a favor
de gradiente
De concentración
(las sustancias van del
medio más concentrado
al menos concentrado)
No gasta energía
(espontáneo)
Puede ser:
Difusión
simple
Eléctrico
(por diferencias de carga
eléctrica a ambos lados
de la membrana)
Difusión
facilitada
Electroquímico
(conjugación de los dos
anteriores)
Ósmosis
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Transporte pasivo: difusión simple

Existe un gradiente a ambos lados de la membrana, a favor del cual
pasan:


Sustancias solubles en la membrana, sin carga o con carga neta cero (O2, CO2, etanol,
urea, fármacos liposolubles, etc.).
Sustancias con carga eléctrica, a través de proteínas canal (forman canales acuosos)
La velocidad
de:
de paso
varía en función
•
Cuanto más lipófila o apolar sea la sustancia.
•
El tamaño de la molécula
•
El gradiente de concentración
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Transporte pasivo: difusión facilitada
•
Se debe a unas proteínas transportadoras (carriers o permeasas), que se unen
a la molécula que transportan.
•
El transporte es específico.
•
Implica un cambio conformacional en la proteína.
•
Moléculas transportadas:
•
Polares: glucosa, sacarosa, algunos aminoácidos, nucleótidos, etc.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Transporte pasivo: ósmosis
Las
membranas
biológicas
permiten el
paso de agua
hacia el
medio más
concentrado.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
TRANSPORTE
ACTIVO
Se hace en
contra de
gradiente
Consume energía
(hidrólisis de ATP)
Intervienen proteínas
denominadas
“bombas”
Exterior
Bomba de Na+/K+
Interior
Mantiene ↓[Na+]Interior
↑[K+]Interior
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/transport/atpase.swf
http://biomodel.uah.es/biomodel-misc/anim/inicio.htm
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES
TRANSPORTE de MACROMOLÉCULAS
Endocitosis
(ingestión de sustancias)
Fagocitosos
Se hace mediante
deformaciones de la
membrana
Pinocitosis
Puede ocurrir por:
Exocitosis
(expulsión de sustancias)
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Fagocitosis:
Función principalmente alimenticia.
 También es un mecanismo de defensa llevado a cabo por
células especializadas llamadas “macrófagos”, por el que se
eliminan microorganismos o partículas sólidas perjudiciales.

LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Fagocitosis:

Puede estar mediada por receptores.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Fagocitosis:

La formación de vesículas se debe a un sistema reticular de una proteína
filamentosa llamada clatrina que arrastra un sector de la membrana
hacia el interior.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Pinocitosis:

Se endocitan pequeñas gotitas líquidas con o sin partículas
sólidas.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

Exocitosis:

Las vesículas se fusionan a
la membrana y se abren al
exterior, expulsando su
contenido.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / FUNCIONES

PERCEPCIÓN DE
SEÑALES QUÍMICAS
por la membrana:

Algunas proteínas de
membrana actúan como
receptores de señales
externas: receptores de
membrana.

Reconocen
específicamente a una
determinada moléculamensaje, lo que
desencadena una cascada
de reacciones químicas en
el interior de la célula,
que producen un cambio
en su actividad.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES

Las uniones intercelulares son modificaciones
de las membranas de células que se encuentran
en contacto directo en organismos pluricelulares.

Pueden clasificarse según…

Su extensión:
Tipo zónula
 Tipo mácula


Su estructura y función:
Uniones comunicantes
 Uniones estrechas o impermeables
 Uniones adherentes o desmosomas.

LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
UNIONES CELULARES
según su EXTENSIÓN
TIPO
ZÓNULA
Afecta a todo el
contorno celular
(cinturón).
TIPO
MÁCULA
Se localiza
en el polo
apical
Afecta a zonas
puntuales de la
membrana
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
UNIONES CELULARES según su
ESTRUCTURA y FUNCIÓN
UNIONES
COMUNICANTES
SINAPSIS
QUÍMICA
UNIONES
ESTRECHAS ó
IMPERMEABLES
Uniones GAP o en
HENDIDURA
UNIONES
ADHERENTES ó
DESMOSOMAS
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
Uniones oclusivas: Sella la unión
entre dos células vecinas.
(Claudinas).
Uniones adherentes: Unen los haces de
actina de una célula a los de la
adyacente (Cadherinas).
Desmosomas: Unen los filamentos
intermedios de una célula a los de la
adyacente (Cadherinas).
Uniones comunicantes: Permiten el paso
de iones y pequeñas moléculas
hidrosolubles (Conexinas).
Adhesiones focales: Unen los filamentos
de actina de las fibras de estrés a la
matriz extracelular. (Integrinas)
Eduardo Gómez
Hemidesmosomas:
Unen los filamentos intermedios a la
matriz extracelular. (Integrinas)40
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES

Uniones comunicantes:
Entre ellas existe un
pequeño espacio
intercelular.
Las membranas
celulares no llegan a
contactar.
Permiten el paso
de moléculas.
Conexina
1.5 nm
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES

Uniones comunicantes:
Sinapsis químicas.
Espacio entre dos neuronas,
comunicado por la liberación de
neurotransmisores desde una
neurona a la otra.
Uniones en hendidura o gap.
Deja pasar moleculas relativamente
grandes. Las células se unen mediante
conexones (asociación de 6 moléculas
de
la
proteína
transmembrana
conexina) que ponen en comunicación
ambos citoplasmas. Ej: entre células
musculares del útero.
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES

Uniones estrechas o impermeables:
•
•
•
•
Son uniones herméticas
Impiden el paso de cualquier molécula
Suelen ser tipo zónula
Forman una especie de cremallera formada por
proteínas tipo cadherina, cingulina y ZO ( de
zona occludens)
Las células del sistema inmunitario si pueden
pasar, previo envío de una señal específica que
abre el paso.
•
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES





Uniones adherentes o desmosomas:
Son uniones mecánicas, hacen que las células actúen en bloque.
Se localizan en tejidos sometidos a tensiones mecánicas.
Las membranas vecinas se acercan pero no se fusionan.
Hay proteínas transmembrana (cadherinas e integrinas) y proteínas
mediadoras de la unión entre éstas y el citoesqueleto .
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
Tipos de desmosomas
•
•
Hemidesmosomas: Equivale
a medio desmosoma.
Situados entre célula y
membrana basal. Contiene
una placa de refuerzo
conectada a microfilamentos
del citoesqueleto.
Desmosomas puntiformes.
Son como remaches en
puntos concretos de la
membrana, generalmente
debajo de los desmosomas en
banda. Presentan placas
desmosomasles de refuerzo
que interaccionan con los
filamentos intermedios del
citoesqueleto.
Unión
estrecha
Desmosoma
en banda
Eduardo Gómez
•
Desmosomas en banda o
zónulas adherentes. Es una
franja continua, que conecta
con filamentos de actina de
citoesqueleto.
Desmosoma
puntual
46
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
Desmosomas puntiformes
LA MEMBRANA PLASMÁTICA / UNIONES CELULARES
Hemidesmosomas
Filamentos
intermedios
Plectina
Placa
Integrina
Matriz
extracelular
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / GLUCOCALIX

Matriz extracelular:
Es un entramado de macromoléculas que sintetizan y segregan las
propias células.
 Presente en la mayoría de las células de animales pluricelulares.
 Compuesta por glucoproteínas (proteoglucanos, principalmente el ácido
hialurónico) y una red de fibras de colágeno y elastina que confieren
elasticidad.

MEMBRANAS DE SECRECIÓN / GLUCOCALIX

Matriz extracelular: FUNCIONES
Formar un cemento que sirve para unir las células de un mismo
tejido.
 Aporta consistencia, elasticidad y resistencia a los tejidos.
 Protección mecánica y química de las células.
 Reconocimiento y captación de señales químicas / reconocimiento
celular.

MEMBRANAS DE SECRECIÓN / GLUCOCALIX
Importancia de la
comunicación
entre células
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular:

Forma especializada de matríz extracelular,
adosada a la parte externa de la membrana
plasmática de células vegetales.
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular: COMPOSICIÓN QUÍMICA
Celulosa: las moléculas de celulosa se unen entre sí por medio de
enlaces de H, dando lugar a microfibrillas.
 Hemicelulosa: es un polisacárido que se une a la celulosa formando
puentes cruzados que unen unas microfibrillas de celulosa con otras.
 Pectinas: polisacáridos muy ramificados que forman un denso
entramado o matríz en la que se disponen las fibras de celulosa.

Pectina
Microfibras de
celulosa
Hemicelulosa
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular: ESTRUCTURA


En células vegetales jóvenes la pared celular es fina y está formada
por una capa de pectina. A esta primera capa se la llama lámina
media y sirve de unión entre células vecinas.
A medida que la célula crece se van depositando láminas formadas
por una red de fibras de celulosa unidas por un entramado de
pectinas y hemicelulosa. Se forma así la pared primaria que en
general consta de tres láminas:
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

En la célula vegetal madura suelen aparecer además nuevas capas
que forman la pared secundaria. Pueden llegar a ser hasta 20 y en
ellas predominan las microfibrillas de celulosa que se ordenan
paralelamente en cada capa. Cada capa se superpone a la anterior,
cambiando la orientación de las microfibrillas de celulosa.
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular: MODIFICACIONES
La pared celular adulta puede sufrir modificaciones en su composición química, adaptando
así su funcionalidad:
o
Lignificación: impregnaciones de lignina (Ej: vasos conductores).
o
Suberización: impregnaciones de suberina (Ej: epidermis/corcho).
o
Cutinización: depósito de cutina. (Ej: epidermis/brillo de hojas y frutos)
o
Mineralización: depósito de carbonato cálcico o sílice. (Ej: células epidérmicas de hojas)
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular: PLASMODESMOS
Atraviesan la pared celular permitiendo el intercambio de sustancias
entre células vecinas.
MEMBRANAS DE SECRECIÓN / PARED CELULAR

Pared celular: FUNCIONES


Dar forma y rigidez a la célula impidiendo su ruptura.
Permanece tras la muerte celular formando un exoesqueleto que
sirve a muchas plantas como tejido de sostén, permitiéndoles
alcanzar gran altura.
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